[发明专利]一种高铝组分氮化物欧姆接触器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高铝组分氮化物欧姆接触器件及其制备方法，制备方法包括：在衬底层上依次生长成核层、缓冲层、沟道层、插入层和高铝组分氮化物势垒层；刻蚀部分高铝组分氮化物势垒层、部分插入层和部分沟道层直至缓冲层内；在高铝组分氮化物势垒层上形成图形化阵列光刻区域；根据图形化阵列光刻区域刻蚀高铝组分氮化物势垒层形成若干凹槽；分别在源电极区域和漏电极区域的若干凹槽内和高铝组分氮化物势垒层形成源电极和漏电极；在高铝组分氮化物势垒层、源电极和漏电极上生长钝化层；刻蚀栅电极区域的钝化层，在栅电极区域形成栅电极；在栅电极、源电极和漏电极上分别沉积互联金属。本发明工艺简单，制备了低接触电阻率的欧姆接触器件。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种高铝组分氮化物欧姆接触器件及其制备方法。

背景技术

随着科技水平的提高，现有的第一、二代半导体材料已经无法满足更高频率、更高功率电子器件的需求，而基于氮化物半导体材料的电子器件则可满足这一要求，大大提高了器件性能，使得以GaN为代表的第三代半导体材料在微波毫米波器件制造中有了广泛的应用。GaN是一种新型宽禁带化合物半导体材料，具有许多硅基半导体材料所不具备的优良特性，如宽禁带宽度，高击穿电场，以及较高的热导率，且耐腐蚀，抗辐射等。

现阶段大多数为AlGaN/GaN HEMT，但是当器件应用在面向5G毫米波时，我们需要减小器件栅长来获得更高的频率特性。但是减小栅长时，为了保持良好的对沟道的栅控性能，抑制短沟道效应，势垒层厚度必须尽量小。然而常规的AlGaN势垒减薄会使得沟道中的电子密度减小，导致饱和电流密度降低，恶化器件特性。因此需要高Al组分的势垒层(AlN、InAlN、InAlGaN、ScAlN、ScAlGaN)。但是这些势垒应用的问题集中在低阻欧姆接触，常规的金半接触制作方法由于较大的接触势垒，使得低阻欧姆接触不容易形成。对于高质量的欧姆触点，目前欧姆区域的结构和材料的研究是非常有必要的，其对欧姆接触性能有着极大的影响。目前，在国外，在器件工艺中采用了欧姆再生长和离子注入的方法来进行欧姆区域的性能优化。这些方法有：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衬底上生长了In_0.17Al_0.83N/AlN/GaN HEMT结构，其中半绝缘的GaN层厚度为2μm，AlN层厚度为1.5nm，InAlN层的厚度为5.6nm，然后将HEMT结构刻蚀了30nm的深度后，利用MBE的方法在生长了60nm厚的Si掺杂的n+-GaN，最后淀积了Ti基金属叠层，经过TLM测试测得最终最低的欧姆接触电阻率为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，德国IAF实验室Birte-Julia Godejohann等人在AlN/GaN异质结上采用Si离子注入，并结合1100℃的热退火激活来制备高Al组分的欧姆接触。经过接触电阻TLM测试，得到的接触电阻为0.3Ω·mm，接触电阻率约为10^-6Ωcm2。

但是，国内外都是用源漏再生长和离子注入的方式去形成高Al氮化物势垒的欧姆接触，其存在以下问题：

1、源漏再生长引入了一步额外工艺，增大了工艺复杂性，且工艺难度大，分子束外延工艺(Molecular Beam Epitaxy，简称MBE)或金属有机化合物化学气相淀积工艺(Metal-organic Chemical Vapor DePosition，简称MOCVD)再生长设备维护成本高；