[发明专利]GaN HEMT器件非合金欧姆接触的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，特别是涉及一种GaNHEMT器件 非合金欧姆接触的制作方法。

背景技术

硅基芯片经历几十年发展，Si基CMOS器件尺寸不断缩小，其频率 性能却不断提高，当特征尺寸达到25nm时，其f_T可达490GHz。但Si 材料的Johnson优值仅为0.5THzV,而尺寸的缩小使Si基CMOS器件的 击穿电压远小于1V，这极大地限制了硅基芯片在超高速数字领域的应 用。

近年来，人们不断地寻找Si材料的替代品，由于宽禁带半导体氮 化镓(GaN)材料具有超高的Johnson优值(可达到5THzV)，其器件沟 道尺寸达到10nm量级时，击穿电压仍能保持在10V左右，因此，GaN材 料已逐渐引起国内外广泛的重视。随着，GaN材料在要求高转换效率和 精确阈值控制、宽带、大动态范围的电路(如超宽带ADC、DAC)数字电 子领域具有广阔和特殊的应用前景，GaN基逻辑器件已成为近几年超高 速半导体领域研究的热点，正成为Si基CMOS高速电路在数模和射频电 路领域的后续发展中的有力竞争者,是国家重点支持的尖端技术，堪称 信息产业的“心脏”。

目前，常规GaN器件由于GaN帽层的功函数较高，如果无法实现 良好的欧姆接触，将导致器件功率衰退严重，为了解决这一问题，，业 界通常采用高温退火方式来实现欧姆接触。然而，高温退火方式的温度 达到850度，这么高的温度会对GaN晶格带来损伤，引起GaN器件的 漏电和电流崩塌现象，影响了GaN器件的可靠性。因此，常规GaN器 件的欧姆接触实现方式是阻碍GaN器件性能提高和实际应用的主要瓶 颈。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种GaNHEMT器件非合金欧姆 接触的制作方法，能够避免高温退火对GaN晶格带来的损伤。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种G aNHEMT器件非合金欧姆接触的制作方法，包括：在Si衬底上由下而上 依次形成GaN缓冲层、GaN沟道层和AlGaN势垒层，其中，所述GaN沟 道层和AlGaN势垒层之间形成有二维电子气；在所述AlGaN势垒层表面 沉积SiO₂介质，并在所述SiO₂介质上覆盖掩膜层，采用光刻工艺在所述 掩膜层上形成欧姆接触区域和非欧姆接触区域，其中，所述欧姆接触区 域位于所述非欧姆接触区域两侧；对露出在所述欧姆接触区域内的SiO₂介质进行刻蚀，以形成嵌入所述GaN沟道层内部的沟槽；在所述沟槽中 生长n+GaN掺杂层；去除所述掩膜层和所述SiO₂介质；在所述欧姆接触 区域和所述非欧姆接触区域上沉积与GaN材料的功函数对应的欧姆接触 金属层。

优选地，所述n+GaN掺杂层的掺杂浓度为1×10¹⁹-5×10¹⁹。

优选地，所述欧姆接触金属层为单层或多层结构。

优选地，所述去除所述掩膜层和所述SiO₂介质中，所述掩膜层和所 述SiO₂介质采用缓冲氧化蚀刻剂BOE溶液进行腐蚀。

优选地，所述SiO₂介质采用等离子体增强化学气相沉积法PECVD工 艺沉积得到。

优选地，所述SiO₂介质采用电感耦合等离子体ICP工艺进行刻蚀。

优选地，所述n+GaN掺杂层采用金属有机化合物沉积MOCVD工艺生 长。

区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是：

1.可以提高GaNHEMT器件的可靠性。

2.可以减少欧姆接触部分的表面和边缘的粗糙度，有利于后续工 艺。

3.由于n+GaN掺杂层的存在，欧姆接触电阻会比常规高温退火实 现的欧姆接触电阻小一个数量级。

4.n+GaN掺杂层可以给GaN沟道层提供压应力，有效提高沟道中二 维电子气的浓度。

附图说明

图1是本发明实施例GaNHEMT器件非合金欧姆接触的制作方法的 流程示意图。

图2-图7是采用本发明实施例的制作方法制作GaNHEMT器件的制 作过程示意图。

具体实施方式