[发明专利]一种降低宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法

说明书

本发明公开了一种降低宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法，其中，所述宽禁带半导体器件的材料为III‑V族宽禁带半导体材料，该材料由下至上依次包括衬底、缓冲层、沟道层和合金势垒层，所述方法包括以下步骤：步骤一，沉积钝化层；步骤二，涂覆光刻胶，并形成光刻胶窗口；步骤三，刻蚀钝化层，并形成钝化层窗口；步骤四，涂覆纳米球；步骤五，形成纳米凹槽；步骤六，涂覆光刻胶，并形成光刻胶窗口；步骤七，电子束蒸发或磁控溅射多层金属；步骤八，多层金属的剥离；步骤九，快速热退火，形成欧姆接触。本发明的方法极大增加电极金属与宽禁带半导体的接触面积，降低宽禁带半导体器件的欧姆接触电阻，增强了器件性能，提高工艺效率，降低了工艺成本。

技术领域

本发明涉及宽禁带半导体技术领域，特别是涉及一种基于纳米球光刻与等离子刻蚀技术的降低III-V族宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法。

背景技术

III-V族宽禁带半导体器件具有宽直接带隙、高电子饱和漂移速度、高击穿场强、抗腐蚀和耐辐射等优点。与硅基器件相比，宽禁带半导体器件的开关速度高，导通电阻小，功率密度大大提升，并可在高温环境工作。宽禁带半导体器件的欧姆接触的好坏很大程度上决定了器件的工作性能。目前实现宽禁带功率器件的欧姆接触的常用方法包括在850-900℃下对多层金属(通常为Ti/Al/X/Au，其中X为阻挡层金属，包括Ni、Pt或Mo)进行快速热退火。该类型欧姆接触的制作方法存在的主要不足是：多层金属与宽禁带半导体材料的接触面积与欧姆接触区域面积相同或更小，欧姆接触电阻率的优化主要通过调整多层金属的厚度组合与退火条件来实现，但是该方法产生欧姆接触电阻通常为大于0.5Ω·mm。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种降低宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法，该方法利用纳米球光刻技术，无需使用电子束曝光即可在器件欧姆接触电极区域一次形成大量纳米尺度光刻窗口，并利用等离子体刻蚀形成凹槽，极大增加电极金属与宽禁带半导体的接触面积，降低器件的欧姆接触电阻。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种降低宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法，其特征在于，所述宽禁带半导体器件的材料为III-V族宽禁带半导体材料，该材料由下至上依次包括衬底、缓冲层、沟道层和合金势垒层，所述方法包括以下步骤：

步骤一，沉积钝化层

在所述合金势垒层上沉积Si₃N₄或SiO₂的钝化层；

步骤二，涂覆光刻胶，并形成光刻胶窗口

在步骤一所沉积的钝化层上涂覆光刻胶，并通过光刻显影去除欧姆接触电极区域的光刻胶，形成光刻胶窗口；

步骤三，刻蚀钝化层，并形成钝化层窗口

刻蚀钝化层，完全去除欧姆接触电极区域内的钝化层，形成钝化层窗口，然后去除光刻胶；

步骤四，涂覆纳米球

用纳米球的悬浊液在步骤三所得的III-V族宽禁带半导体材料的表面涂覆单层或双层纳米球；

步骤五，形成纳米凹槽

刻蚀步骤四所获得的III-V族宽禁带半导体材料的表面，形成纳米凹槽，其中由所述单层或双层纳米球作为刻蚀掩膜板，等离子体通过纳米球间隙刻蚀步骤四所获得的III-V族宽禁带半导体材料的表面，从而在所述欧姆接触电极区域刻蚀形成大量纳米凹槽，然后去除表面的纳米球；

步骤六，涂覆光刻胶，并形成光刻胶窗口

在步骤五所获得的III-V族宽禁带半导体材料的表面上涂覆光刻胶，并通过光刻显影去除欧姆接触电极区域内的光刻胶，形成光刻胶窗口；

步骤七，电子束蒸发或磁控溅射多层金属