[發明專利]一種增強氧化鎵半導體器件歐姆接觸的方法

在審

• 申請號: 202010064243.7
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111243963A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 邵國鍵
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H01L21/44
• 分類號: H01L21/44;H01L29/45;H01L21/34
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 孫淑君

本發明涉及一種增強氧化鎵半導體器件歐姆接觸的方法，包括采用光刻工藝在氧化鎵襯底的上表面定義需要增強歐姆接觸區域的圖形，此區域暴露，剩余的區域用光刻膠遮擋；襯底上表面注入摻雜離子；去除氧化鎵襯底上表面的光刻膠；進行熱處理；采用光刻工藝定義形成金屬電極區域的圖形，此區域暴露，其余區域用光刻膠遮擋；在氧化鎵襯底上表面形成金屬電極；去除氧化鎵襯底上表面的光刻膠；快速退火處理。本發明中增強氧化鎵半導體器件歐姆接觸的方法，其歐姆接觸區域的摻雜范圍、濃度、深度都可精確控制，制備工藝簡單，結合注入后的熱退火處理，能夠有效增強氧化鎵半導體器件歐姆接觸，形成具有良好歐姆接觸的氧化鎵半導體器件。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，尤其是涉及一種增強氧化鎵半導體器件歐姆接觸的方法。

背景技術

氧化鎵是一種新型寬禁帶半導體材料，其存在五種同分異構體，分別是α型、β型、γ型、δ型和ε型，其中β型的氧化鎵熱力學穩定性最好，并已得到廣泛研究。氧化鎵具有超寬禁帶寬度4.6-4.9eV，其理論擊穿電場達到8MV/cm，比碳化硅、氮化鎵的擊穿電場大3倍。由于氧化鎵的材料性質，其具備制作高耐壓、大功率、低損耗功率器件及深紫外光電器件的能力，可以很好的彌補現有硅、砷化鎵、氮化鎵、碳化硅等半導體材料的不足。

歐姆接觸主要形成氧化鎵半導體器件源極和漏極的電極，其性能的優劣將直接影響器件的直流和微波特性，直流特性如源漏電流、膝點電壓、勢壘特性等，微波特性如輸出功率、噪聲頻率特性、熱穩定性等。

歐姆接觸性能通常以比接觸電阻率R_c來衡量，單位為Ω·cm²,其公式為

其中，J為電流密度，V為外加電壓。

對于不同摻雜濃度的半導體材料，R_c表現出的歐姆接觸性能不同。

(1)當半導體處于低摻雜濃度時，熱離子發射效應起主要作用，R_c可表示為

其中，k為波爾茲曼常數，q為電荷電量，A^*為波爾茲曼常數，為肖特基勢壘高度，T為溫度。

(2)當半導體處于高摻雜濃度時，勢壘高度比較小，隧穿效應對電流的貢獻起主要因素，此時

式中，m為隧穿有效質量，ε為半導體介電常數，N_D為半導體摻雜濃度，h為普朗克常數。

對于低摻雜濃度的歐姆接觸，比接觸電阻R_c僅是勢壘高度的函數，與半導體摻雜濃度無關；對于高摻雜濃度的歐姆接觸，比接觸電阻既與勢壘高度表現出相關性，也與半導體摻雜濃度N_D密切相關。因此，為得到良好的金屬半導體歐姆接觸，可通過選擇合適的金屬材料降低肖特基勢壘高度和控制半導體摻雜濃度進行優化。

通常，形成氧化鎵半導體器件歐姆接觸的方法是在氧化鎵表面沉積金屬電極，如Ni/Au、Ti/Au等，隨后通過高溫退火形成歐姆特性。該方法所形成的歐姆接觸受退火時間和溫度的影響較大，且需要較高的退火溫度，金屬表面顆粒度、粗糙度、以及金屬與半導體形成歐姆接觸的深度均不易控制。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了增強氧化鎵半導體器件歐姆接觸的方法，歐姆接觸區域的摻雜范圍、濃度、深度都可精確控制，其制備工藝簡單，結合注入后的熱退火處理，能夠形成良好歐姆接觸的氧化鎵半導體器件。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種增強氧化鎵半導體器件歐姆接觸的方法，包括以下步驟：