[发明专利]高电子迁移率异质结结构及制备方法、二极管、晶体管

说明书

本发明涉及一种高电子迁移率异质结结构及制备方法、二极管、晶体管，异质结结构包括：衬底、复合缓冲区、沟道层、复合势垒区、离子注入区、凹槽和欧姆接触电极，衬底、复合缓冲区、沟道层、复合势垒区依次层叠；离子注入区贯穿复合势垒区且位于沟道层中，位于沟道层中的离子注入区部分形成n型掺杂；凹槽位于离子注入区中，同时贯穿复合势垒区且位于沟道层中；欧姆接触电极填充凹槽。该异质结结构中，沟道层中的离子注入区形成n型重掺杂，离子注入区中的欧姆接触电极与离子注入区的n型重掺杂之间形成良好的接触，从而实现了具有极低阻值的欧姆接触电极。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种高电子迁移率异质结结构及制备方法、二极管、晶体管。

背景技术

作为一种典型的第三代半导体材料，氮化镓及其三族氮化物材料家族具有宽带隙、高迁移率、高极化系数诱导高二维电子气浓度、高电子饱和速度等优异特性，在射频器件、电力电子器件的研究和产业方面引起了人们极大的兴趣。氮化镓高电子迁移率晶体管，以氮化镓异质结结构为核心，面向雷达、卫星、基站等射频系统应用方面具有高输出功率、高效率、耐高温、抗辐射等优点，面向充电器、电动汽车、电网等电力系统应用方面具有低导通电阻、低损耗、高能量转换效率、小体积、耐高温、抗辐射等优点，具有广泛的应用前景。

氮化镓高电子迁移率异质结结构的欧姆接触是影响其电子器件包括二极管和晶体管的关键挑战之一。高性能的基于氮化镓高电子迁移率异质结结构的二极管和晶体管需要具有低阻值的欧姆接触。目前其欧姆接触的结构和制备技术主要有以下几种：

一、在氮化镓异质结结构上沉积金属，典型的金属材料如钛/铝/镍/金金属叠层，然后在惰性气体如氮气气氛中退火，钛/铝/镍/金形成合金，氮化镓异质结结构中的氮和钛/铝形成氮化钛/氮化铝，在氮化镓异质结结构的势垒层和沟道层中形成大量的氮空位，呈现施主效果，效果类似于n型高掺杂，金属和高掺杂的氮化物区域之间形成比较好的欧姆接触。这种技术目前为铝镓氮/氮化镓异质结结构的欧姆接触的主流技术，能够取得欧姆接触电阻不错的性能(Rc≈0.3Ω)，但是在进一步降低欧姆接触的阻值方面尤其是在具有高铝组分的铝镓氮势垒和氮化铝势垒结构中遇到了很大的困难。

二，在氮化镓异质结结构上制作凹槽，凹槽中沉积金属，金属和二维电子气之间直接形成接触。与第一种技术相比，此技术能够进一步降低欧姆接触电阻值，但是仍然比较高(Rc0.25Ω)。另外，欧姆接触的效果与凹槽刻蚀的工艺参数、侧墙角度、氮化镓异质结结构的质量有很大的关系，工艺窗口比较窄，影响产品的良率。

三，在氮化镓异质结结构上进行离子注入并退火激活，在离子注入区域形成n型的高掺杂并和上面的金属形成比较好的欧姆接触。此技术能够实现更低阻值的欧姆接触(Rc0.1Ω)，但是在具有更宽带隙的势垒层尤其是高铝组分的铝镓氮势垒层和氮化铝势垒层中，离子的电离能很高，激活率很低，不容易实现高掺杂，从而和金属之间不容易形成比较好的欧姆接触。

综上，如何获得低阻值的欧姆接触是目前亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种高电子迁移率异质结结构及制备方法、二极管、晶体管。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种基于欧姆接触的高电子迁移率异质结结构，包括：衬底、复合缓冲区、沟道层、复合势垒区、离子注入区、凹槽和欧姆接触电极，其中，

所述衬底、所述复合缓冲区、所述沟道层、所述复合势垒区依次层叠；

所述离子注入区贯穿所述复合势垒区且位于所述沟道层中，位于所述沟道层中的离子注入区部分形成n型掺杂；

所述凹槽位于所述离子注入区中，同时贯穿所述复合势垒区且位于所述沟道层中；

所述欧姆接触电极填充所述凹槽。