[发明专利]一种适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法

说明书

本发明具体涉及一种适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法。该方法包括：对AlGaN/GaN材料进行表面处理；对所述AlGaN/GaN材料表面蒸发或溅射Ti金属；对所述Ti金属表面淀积SiO₂保护层；对所述淀积SiO₂保护层后的样品进行包封退火处理；去除所述包封退火处理后的SiO₂保护层、Ti金属层及包封退火处理过程中形成的TiN；对样品进行表面处理；对样品表面依次蒸发或溅射Ti/Al/Ni/Au；对样品进行退火处理。该方法制作的欧姆接触电极因使用二次退火势垒层拥有更高密度的N空位，降低了欧姆接触电阻，同时二次退火、合金温度降低，使合金后的金属表面平整度良好，提升了器件性能。

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，尤其涉及一种适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法。

背景技术

半导体的发展经历了Si、Ge元素代表的第一代半导体材料，GaAs、InP为代表的第二代半导体材料，GaN、SiC为代表的第三代半导体材料。作为第三代半导体材料的代表，GaN是目前同时实现高频、高效、大功率的唯一材料，对应波长覆盖了可见光到紫外光的范围，其在半导体领域具有极大的应用前景。

目前GaN/AlGaN器件的研制已经成为半导体器件领域研究的热点，而欧姆接触电极工艺是GaN/AlGaN器件的研制的关键技术之一，它将直接影响器件的输出功率和频率特性等性能。对于GaN/AlGaN材料上欧姆接触的形成可以通过降低金属与半导体之间的势垒高度差或提高金属与半导体界面的电子浓度来实现。金属层材料的选择方面，首要是势垒层金属的选择，目前最常用的金属是Ti金属。Ti金属具有低功函数、高化学活性的特点，可以降低与GaN/AlGaN材料之间的势垒高度差，同时可使Ti金属在高温退火的过程中，可以萃取GaN/AlGaN材料中的N，与其发生氮化反应形成TiN，从而在GaN/AlGaN表面形成高密度N空位，使电极下方的GaN/AlGaN层变成重掺杂区，区域电子浓度增加，形成良好的欧姆接触。在传统的退火合金工艺中，形成的N空位密度较低，同时如果温度太高，合金后的金属形貌往往并不理想。

如上所述，可以使用Ti金属作为势垒层金属。而如何设计工艺使GaN/AlGaN表面获得更高密度的N空位同时保持金属形貌，成为降低接触电阻，形成良好欧姆接触电极的关键。

发明内容

本发明目的在于提出一种适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法，使GaN/AlGaN表面获得更高密度的N空位同时保持金属形貌，获得低欧姆接触电阻。

为达到上述目的，本发明提供一种适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法。首先，在经过表面处理的AlGaN/GaN材料上电子束蒸发或溅射Ti金属层，在Ti金属层上使用PECVD淀积SiO₂保护层，氮气氛围中850℃～950℃包封退火处理。Ti金属包封退火处理可以使Ti金属萃取AlGaN/GaN材料表面的N，在其表面形成N空位，同时保证在反应过程不受外界环境影响。之后，使用HF溶液去除退火后的SiO₂保护层、Ti金属层及TiN。接着，在经过表面处理的AlGaN/GaN材料上电子束蒸发或溅射制作金属电极层，所述金属电极层的第一金属层为Ti金属层，作为最终势垒层金属，Ti金属层在二次退火过程中继续萃取N，在AlGaN/GaN表面形成更高密度的N空位；第二金属层为Al金属层，可以催化N原子与Ti反应，同时与Ti形成低功函数的合金相；第三金属层为Ni金属层，其作为阻挡层，阻挡Al、Au反应，保持合金形貌；第四金属层为Au金属层，可以保证稳定低阻的外接触。最后，在400℃～750℃退火处理，使制作的欧姆接触电极因使用二次在AlGaN/GaN表面拥有更高密度的N空位，降低了欧姆接触电阻，同时二次退火、合金温度降低，使合金后的金属表面平整度良好，提升了器件性能。

根据以上内容，本发明提供的一种适用于AlGaN/GaN器件的欧姆接触制作方法，包括如下工艺步骤：

步骤1：对AlGaN/GaN材料进行表面处理；