[發(fā)明專利]一種高鋁組分氮化物歐姆接觸器件及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110982636.0
• 申請(qǐng)日: 2021-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN113808942A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬曉華;蘆浩;鄧龍格;楊凌;侯斌;陳熾;武玫;張濛;郝躍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/335
• 分類號(hào): H01L21/335;H01L21/28;H01L29/45;H01L29/778
• 代理公司: 西安嘉思特知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長(zhǎng)春

本發(fā)明公開了一種高鋁組分氮化物歐姆接觸器件及其制備方法，制備方法包括：在襯底層上依次生長(zhǎng)成核層、緩沖層、溝道層、插入層和高鋁組分氮化物勢(shì)壘層；刻蝕部分高鋁組分氮化物勢(shì)壘層、部分插入層和部分溝道層直至緩沖層內(nèi)；在高鋁組分氮化物勢(shì)壘層上形成圖形化陣列光刻區(qū)域；根據(jù)圖形化陣列光刻區(qū)域刻蝕高鋁組分氮化物勢(shì)壘層形成若干凹槽；分別在源電極區(qū)域和漏電極區(qū)域的若干凹槽內(nèi)和高鋁組分氮化物勢(shì)壘層形成源電極和漏電極；在高鋁組分氮化物勢(shì)壘層、源電極和漏電極上生長(zhǎng)鈍化層；刻蝕柵電極區(qū)域的鈍化層，在柵電極區(qū)域形成柵電極；在柵電極、源電極和漏電極上分別沉積互聯(lián)金屬。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，制備了低接觸電阻率的歐姆接觸器件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高鋁組分氮化物歐姆接觸器件及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著科技水平的提高，現(xiàn)有的第一、二代半導(dǎo)體材料已經(jīng)無法滿足更高頻率、更高功率電子器件的需求，而基于氮化物半導(dǎo)體材料的電子器件則可滿足這一要求，大大提高了器件性能，使得以GaN為代表的第三代半導(dǎo)體材料在微波毫米波器件制造中有了廣泛的應(yīng)用。GaN是一種新型寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料，具有許多硅基半導(dǎo)體材料所不具備的優(yōu)良特性，如寬禁帶寬度，高擊穿電場(chǎng)，以及較高的熱導(dǎo)率，且耐腐蝕，抗輻射等。

現(xiàn)階段大多數(shù)為AlGaN/GaN HEMT，但是當(dāng)器件應(yīng)用在面向5G毫米波時(shí)，我們需要減小器件柵長(zhǎng)來獲得更高的頻率特性。但是減小柵長(zhǎng)時(shí)，為了保持良好的對(duì)溝道的柵控性能，抑制短溝道效應(yīng)，勢(shì)壘層厚度必須盡量小。然而常規(guī)的AlGaN勢(shì)壘減薄會(huì)使得溝道中的電子密度減小，導(dǎo)致飽和電流密度降低，惡化器件特性。因此需要高Al組分的勢(shì)壘層(AlN、InAlN、InAlGaN、ScAlN、ScAlGaN)。但是這些勢(shì)壘應(yīng)用的問題集中在低阻歐姆接觸，常規(guī)的金半接觸制作方法由于較大的接觸勢(shì)壘，使得低阻歐姆接觸不容易形成。對(duì)于高質(zhì)量的歐姆觸點(diǎn)，目前歐姆區(qū)域的結(jié)構(gòu)和材料的研究是非常有必要的，其對(duì)歐姆接觸性能有著極大的影響。目前，在國(guó)外，在器件工藝中采用了歐姆再生長(zhǎng)和離子注入的方法來進(jìn)行歐姆區(qū)域的性能優(yōu)化。這些方法有：在“GUO J，CAO Y，LIAN C，et al.Metal-face InAlN/AlN/GaNhigh electron mobility transistors with regrown ohmic contacts by molecularbeam epitaxy[J].physica status solidi(a)，2011，208(7)：1617-1619”中，提出利用MOCVD的方法在SiC襯底上生長(zhǎng)了In_0.17Al_0.83N/AlN/GaN HEMT結(jié)構(gòu)，其中半絕緣的GaN層厚度為2μm，AlN層厚度為1.5nm，InAlN層的厚度為5.6nm，然后將HEMT結(jié)構(gòu)刻蝕了30nm的深度后，利用MBE的方法在生長(zhǎng)了60nm厚的Si摻雜的n+-GaN，最后淀積了Ti基金屬疊層，經(jīng)過TLM測(cè)試測(cè)得最終最低的歐姆接觸電阻率為R_C＝0.4±0.23Ωmm；在“Birte-Julia Godejohann,AlN/GaN HEMTs grown by MBE and MOCVD:Impact of Al distribution,Phys.StatusSolidi B 254,No.8,1600715(2017)/DOI 10.1002/pssb.201600715”中，德國(guó)IAF實(shí)驗(yàn)室Birte-Julia Godejohann等人在AlN/GaN異質(zhì)結(jié)上采用Si離子注入，并結(jié)合1100℃的熱退火激活來制備高Al組分的歐姆接觸。經(jīng)過接觸電阻TLM測(cè)試，得到的接觸電阻為0.3Ω·mm，接觸電阻率約為10^-6Ωcm2。

但是，國(guó)內(nèi)外都是用源漏再生長(zhǎng)和離子注入的方式去形成高Al氮化物勢(shì)壘的歐姆接觸，其存在以下問題：

1、源漏再生長(zhǎng)引入了一步額外工藝，增大了工藝復(fù)雜性，且工藝難度大，分子束外延工藝(Molecular Beam Epitaxy，簡(jiǎn)稱MBE)或金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積工藝(Metal-organic Chemical Vapor DePosition，簡(jiǎn)稱MOCVD)再生長(zhǎng)設(shè)備維護(hù)成本高；