[發明專利]一種基于自組裝掩膜技術的歐姆接觸結構制備方法及器件

在審

• 申請號: 202111449064.6
• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN114420750A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 劉志宏;李蔚然;周瑾;郭潤霖;毛維;趙勝雷;邢偉川;楊偉濤;張進成;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學廣州研究院;西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/417
• 分類號: H01L29/417;H01L29/778;H01L21/283;H01L21/335
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

1.一種基于自組裝掩膜技術的歐姆接觸結構制備方法，其特征在于，包括：

S1：選取具有氮化鎵異質結結構的晶圓，所述晶圓包括自下而上依次層疊設置的襯底、復合緩沖層、溝道層和復合勢壘層，所述溝道層和所述復合勢壘層之間形成二維電子氣溝道；

S2：在所述晶圓表面淀積掩膜層，所述掩膜層包括自下而上依次層疊設置的介質掩膜層和金屬掩膜層；

S3：進行快速熱退火處理，以使所述金屬掩膜層自發收縮團聚，形成若干納米尺度孔洞；

S4：在所述晶圓上需要制備歐姆接觸的區域，利用刻蝕工藝依次刻蝕掉所述納米尺度孔洞下方的所述介質掩膜層、所述復合勢壘層和部分所述溝道層，形成歐姆接觸區；

S5：在所述歐姆接觸區沉積歐姆接觸金屬，并對其進行快速熱退火處理，使所述歐姆接觸金屬與所述二維電子氣溝道形成歐姆接觸結構。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，

所述襯底為高阻硅、半絕緣碳化硅、半絕緣藍寶石、半絕緣金剛石、或半絕緣氮化鋁材料，其厚度為50-1500μm，所述高阻硅的電阻率為1000-30000Ω·cm，晶向為111；

所述復合緩沖層包括自下而上依次層疊設置的成核層、過渡層和核心緩沖層，其中，所述成核層的材料為氮化鋁，其厚度為50-300nm；所述過渡層為多層不同組分的鋁鎵氮層，或氮化鋁/氮化鎵超晶格層，其厚度為0.5-1.5μm；所述核心緩沖層的材料為氮化鎵、鋁鎵氮或氮化鋁，其厚度為0.5-2μm；

所述溝道層的材料為氮化鎵、銦鎵氮或鋁鎵氮，其厚度為10-500nm；

所述復合勢壘層包括自下而上依次層疊設置的隔離層、核心勢壘層和帽層，其中，所述隔離層的材料為氮化鋁，其厚度為0.5-1.5nm；所述核心勢壘層的材料為具有高鋁組分的鋁鎵氮、銦鋁氮或氮化鋁，鋁組分30％，其厚度為2-30nm；所述帽層的材料為氮化鎵或氮化硅，其厚度為1-10nm。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，

所述介質掩膜層的材料為Si₃N₄、SiO₂、SiON或Al₂O₃，其厚度為200-400nm；

所述金屬掩膜層的材料為Ni、Pt或Au，其厚度為5-50nm。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S3中，快速熱退火處理工藝為：在惰性氣體環境中，600-900℃的退火溫度下，退火處理10s-200s。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S4中，利用反應離子刻蝕技術，使用包含CF₄、CHF₃或SF₆的混合氣體刻蝕所述介質掩膜層，刻蝕時長50s-200s；使用包含Cl₂或BCl₃的混合氣體刻蝕所述復合勢壘層和部分所述溝道層，刻蝕時長50s-300s。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S5包括：

S51：利用濕法化學腐蝕工藝，去除晶圓表面的所述掩膜層；

S52：在所述歐姆接觸區沉積歐姆接觸金屬；

S53：對晶圓進行快速熱退火處理，使所述歐姆接觸金屬合金化，其中，所述快速熱退火處理工藝為：在惰性氣體或真空環境中，300-900℃的退火溫度下，退火處理10s-300s。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述歐姆接觸金屬為Ti/Al、Ti/Al/TiN、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ta/Al或Ta/Al/TaN，所述歐姆接觸金屬的厚度為50nm-1μm。

8.一種具有歐姆接觸結構的二極管，其特征在于，包括自下而上依次層疊設置的襯底、復合緩沖層、溝道層和復合勢壘層，所述溝道層和所述復合勢壘層之間形成二維電子氣溝道；

所述復合勢壘層上設置有陰極和陽極，所述陽極為肖特基接觸結構，所述陰極為歐姆接觸結構，所述歐姆接觸結構采用權利要求1-7任一種所述方法制備得到。

9.一種具有歐姆接觸結構的晶體管，其特征在于，包括自下而上依次層疊設置的襯底、復合緩沖層、溝道層和復合勢壘層，所述溝道層和所述復合勢壘層之間形成二維電子氣溝道；

所述復合勢壘層上設置有源電極、漏電極和柵電極，所述柵電極位于所述源電極和所述漏電極之間；

所述柵電極為肖特基接觸結構，所述源電極和所述漏電極均為歐姆接觸結構，所述歐姆接觸結構采用權利要求1-7任一種所述方法制備得到。