[发明专利]氮化镓高电子迁移率晶体管的欧姆接触的制备方法

说明书

本发明公开了氮化镓高电子迁移率晶体管的欧姆接触的制备方法，在保护气体作用下，采用连续激光对氮化镓高电子迁移率晶体管的金属电极扫描，进行退火，形成欧姆接触；所述金属电极为含铝金属电极；单位面积金属电极的总退火时间小于1s。与常用的氮化镓器件欧姆接触制备方法相比，本发明所获得的欧姆接触的接触电阻小，金属电极的平整度高，而且GaN薄膜材料的方阻不受影响。本发明是一种理想的氮化镓器件欧姆接触制备方法，对于实现高性能、高可靠性的氮化镓高电子迁移率晶体管有重要的意义。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及氮化镓高电子迁移率晶体管的欧姆接触的制备方法。

背景技术

氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)和目前Si基的功率器件和射频器件相比有着独特的优势。GaN HEMT具有更高的电子迁移率，更高的击穿电压，更高的截止频率和更大的功率密度，在高效小型化电能源管理及高频、高功率微波通信、雷达探测等领域有着重要的应用前景。

欧姆接触技术是实现高性能GaN HEMT器件的关键技术之一。欧姆接触制备的方法、材料的形貌与性能直接影响器件的总电导、总跨导、总输出功率、微波噪声特性以及器件在大功率下的可靠性。理想的欧姆接触制备方法应该达到以下要求1.可忽略不计的接触电阻。2.制备过程不影响薄膜的方阻。3.电极材料的表面和边沿平整，粗糙度小。

对于AlGaN/GaN HEMT，广泛采取的标准制备方法是快速高温退火。采用Ti/Al/Ni/Au多层金属结构，通过蒸发或者溅射的方式在半导体表面沉积金属，然后在快速退火炉用800℃-900℃的高温退火30s-180s，从而形成欧姆接触。采用该方法形成的GaN HEMT欧姆接触，接触电阻可以达到1Ωmm甚至更低。然而该方法仍有不足之处：1.GaN HEMT在退火后方阻上升。研究显示在高温800℃下退火会对AlGaN/GaN异质结产生不可逆的损害，(K.Shiojima et.al.The Japanese Society of Applied Physics,Vol.43,pp.100-105,2004)。2.电极在退火后表面粗糙度大。研究显示在30s高温退火会形成微米级的Ni-Al合金突起(R.Gong et.al.Apply Physics Letter,Vol.97,062115,2010)。

除了快速高温退火的方法，现已报道的GaN HEMT的欧姆接触的方法还有微波加热和激光激活掺杂离子的方法。

微波加热方法通过金属电极和AlGaN/GaN异质结吸收微波能量的机制从而实现高温退火。虽然采用该方法形成的GaN HEMT欧姆接触，接触电阻较低，但薄膜方阻在微波加热后仍有明显的上升，电极材料的表面粗糙度仍然较大。

激光激活掺杂离子方法主要利用紫外激光脉冲辐照GaN材料从而激活注入GaN的Si离子的机制实现欧姆接触。和标准的快速高温退火相比，该方法不仅增加了Si离子注入和激光激活两个步骤，而且其间需要增加光刻、去胶等若干步骤，明显提高了总体工序的步骤数量。除此之外，紫外激光脉冲会对未注入Si离子的GaN材料产生损伤，从而对薄膜的方阻产生负面影响。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种氮化镓高电子迁移率晶体管的欧姆接触的制备方法，制备的欧姆接触电极具有低接触电阻和表面平整的优点，不会提高GaN薄膜方阻。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

氮化镓高电子迁移率晶体管的欧姆接触的制备方法，在保护气体作用下，采用连续激光对预处理后的氮化镓高电子迁移率晶体管的金属电极扫描，进行激光退火，形成欧姆接触；所述金属电极为含铝金属电极；单位面积金属电极的总退火时间小于1s。

所述激光的功率密度为1×10⁷～1×10¹⁰W/m²，扫描速率为0.01～10mm/s。