[发明专利]一种基于自组装掩膜技术的欧姆接触结构制备方法及器件

权利要求书

1.一种基于自组装掩膜技术的欧姆接触结构制备方法，其特征在于，包括：

S1：选取具有氮化镓异质结结构的晶圆，所述晶圆包括自下而上依次层叠设置的衬底、复合缓冲层、沟道层和复合势垒层，所述沟道层和所述复合势垒层之间形成二维电子气沟道；

S2：在所述晶圆表面淀积掩膜层，所述掩膜层包括自下而上依次层叠设置的介质掩膜层和金属掩膜层；

S3：进行快速热退火处理，以使所述金属掩膜层自发收缩团聚，形成若干纳米尺度孔洞；

S4：在所述晶圆上需要制备欧姆接触的区域，利用刻蚀工艺依次刻蚀掉所述纳米尺度孔洞下方的所述介质掩膜层、所述复合势垒层和部分所述沟道层，形成欧姆接触区；

S5：在所述欧姆接触区沉积欧姆接触金属，并对其进行快速热退火处理，使所述欧姆接触金属与所述二维电子气沟道形成欧姆接触结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述衬底为高阻硅、半绝缘碳化硅、半绝缘蓝宝石、半绝缘金刚石、或半绝缘氮化铝材料，其厚度为50-1500μm，所述高阻硅的电阻率为1000-30000Ω·cm，晶向为111；

所述复合缓冲层包括自下而上依次层叠设置的成核层、过渡层和核心缓冲层，其中，所述成核层的材料为氮化铝，其厚度为50-300nm；所述过渡层为多层不同组分的铝镓氮层，或氮化铝/氮化镓超晶格层，其厚度为0.5-1.5μm；所述核心缓冲层的材料为氮化镓、铝镓氮或氮化铝，其厚度为0.5-2μm；

所述沟道层的材料为氮化镓、铟镓氮或铝镓氮，其厚度为10-500nm；

所述复合势垒层包括自下而上依次层叠设置的隔离层、核心势垒层和帽层，其中，所述隔离层的材料为氮化铝，其厚度为0.5-1.5nm；所述核心势垒层的材料为具有高铝组分的铝镓氮、铟铝氮或氮化铝，铝组分30％，其厚度为2-30nm；所述帽层的材料为氮化镓或氮化硅，其厚度为1-10nm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述介质掩膜层的材料为Si₃N₄、SiO₂、SiON或Al₂O₃，其厚度为200-400nm；

所述金属掩膜层的材料为Ni、Pt或Au，其厚度为5-50nm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S3中，快速热退火处理工艺为：在惰性气体环境中，600-900℃的退火温度下，退火处理10s-200s。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S4中，利用反应离子刻蚀技术，使用包含CF₄、CHF₃或SF₆的混合气体刻蚀所述介质掩膜层，刻蚀时长50s-200s；使用包含Cl₂或BCl₃的混合气体刻蚀所述复合势垒层和部分所述沟道层，刻蚀时长50s-300s。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S5包括：

S51：利用湿法化学腐蚀工艺，去除晶圆表面的所述掩膜层；

S52：在所述欧姆接触区沉积欧姆接触金属；

S53：对晶圆进行快速热退火处理，使所述欧姆接触金属合金化，其中，所述快速热退火处理工艺为：在惰性气体或真空环境中，300-900℃的退火温度下，退火处理10s-300s。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述欧姆接触金属为Ti/Al、Ti/Al/TiN、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ta/Al或Ta/Al/TaN，所述欧姆接触金属的厚度为50nm-1μm。

8.一种具有欧姆接触结构的二极管，其特征在于，包括自下而上依次层叠设置的衬底、复合缓冲层、沟道层和复合势垒层，所述沟道层和所述复合势垒层之间形成二维电子气沟道；

所述复合势垒层上设置有阴极和阳极，所述阳极为肖特基接触结构，所述阴极为欧姆接触结构，所述欧姆接触结构采用权利要求1-7任一种所述方法制备得到。

9.一种具有欧姆接触结构的晶体管，其特征在于，包括自下而上依次层叠设置的衬底、复合缓冲层、沟道层和复合势垒层，所述沟道层和所述复合势垒层之间形成二维电子气沟道；

所述复合势垒层上设置有源电极、漏电极和栅电极，所述栅电极位于所述源电极和所述漏电极之间；

所述栅电极为肖特基接触结构，所述源电极和所述漏电极均为欧姆接触结构，所述欧姆接触结构采用权利要求1-7任一种所述方法制备得到。