[发明专利]一种增强氧化镓半导体器件欧姆接触的方法

说明书

本发明涉及一种增强氧化镓半导体器件欧姆接触的方法，包括采用光刻工艺在氧化镓衬底的上表面定义需要增强欧姆接触区域的图形，此区域暴露，剩余的区域用光刻胶遮挡；衬底上表面注入掺杂离子；去除氧化镓衬底上表面的光刻胶；进行热处理；采用光刻工艺定义形成金属电极区域的图形，此区域暴露，其余区域用光刻胶遮挡；在氧化镓衬底上表面形成金属电极；去除氧化镓衬底上表面的光刻胶；快速退火处理。本发明中增强氧化镓半导体器件欧姆接触的方法，其欧姆接触区域的掺杂范围、浓度、深度都可精确控制，制备工艺简单，结合注入后的热退火处理，能够有效增强氧化镓半导体器件欧姆接触，形成具有良好欧姆接触的氧化镓半导体器件。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，尤其是涉及一种增强氧化镓半导体器件欧姆接触的方法。

背景技术

氧化镓是一种新型宽禁带半导体材料，其存在五种同分异构体，分别是α型、β型、γ型、δ型和ε型，其中β型的氧化镓热力学稳定性最好，并已得到广泛研究。氧化镓具有超宽禁带宽度4.6-4.9eV，其理论击穿电场达到8MV/cm，比碳化硅、氮化镓的击穿电场大3倍。由于氧化镓的材料性质，其具备制作高耐压、大功率、低损耗功率器件及深紫外光电器件的能力，可以很好的弥补现有硅、砷化镓、氮化镓、碳化硅等半导体材料的不足。

欧姆接触主要形成氧化镓半导体器件源极和漏极的电极，其性能的优劣将直接影响器件的直流和微波特性，直流特性如源漏电流、膝点电压、势垒特性等，微波特性如输出功率、噪声频率特性、热稳定性等。

欧姆接触性能通常以比接触电阻率R_c来衡量，单位为Ω·cm²,其公式为

其中，J为电流密度，V为外加电压。

对于不同掺杂浓度的半导体材料，R_c表现出的欧姆接触性能不同。

(1)当半导体处于低掺杂浓度时，热离子发射效应起主要作用，R_c可表示为

其中，k为波尔兹曼常数，q为电荷电量，A^*为波尔兹曼常数，为肖特基势垒高度，T为温度。

(2)当半导体处于高掺杂浓度时，势垒高度比较小，隧穿效应对电流的贡献起主要因素，此时

式中，m为隧穿有效质量，ε为半导体介电常数，N_D为半导体掺杂浓度，h为普朗克常数。

对于低掺杂浓度的欧姆接触，比接触电阻R_c仅是势垒高度的函数，与半导体掺杂浓度无关；对于高掺杂浓度的欧姆接触，比接触电阻既与势垒高度表现出相关性，也与半导体掺杂浓度N_D密切相关。因此，为得到良好的金属半导体欧姆接触，可通过选择合适的金属材料降低肖特基势垒高度和控制半导体掺杂浓度进行优化。

通常，形成氧化镓半导体器件欧姆接触的方法是在氧化镓表面沉积金属电极，如Ni/Au、Ti/Au等，随后通过高温退火形成欧姆特性。该方法所形成的欧姆接触受退火时间和温度的影响较大，且需要较高的退火温度，金属表面颗粒度、粗糙度、以及金属与半导体形成欧姆接触的深度均不易控制。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了增强氧化镓半导体器件欧姆接触的方法，欧姆接触区域的掺杂范围、浓度、深度都可精确控制，其制备工艺简单，结合注入后的热退火处理，能够形成良好欧姆接触的氧化镓半导体器件。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种增强氧化镓半导体器件欧姆接触的方法，包括以下步骤：