[发明专利]一种具有复合金属阻挡层的氮化镓器件多层欧姆接触系统

说明书

技术领域：

本发明涉及的是一种具有复合金属阻挡层的氮化镓器件多层欧姆接触系统，乃是适合铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管的具有复合金属阻挡层的欧姆接触系统。属于半导体技术领域。

背景技术：

目前铝镓氮(AlGaN)/氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)普遍采用基于Ti/Al的多层金属欧姆接触体系，如Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Mo/Au等，采用蒸发或溅射等方法依次将Ti、Al、Ti(Ni或者Pt或者Mo等)、Au淀积到AlGaN层表面，并在800℃左右的高温下退火形成欧姆接触，其原理一般认为是在较低温度(200-300℃)下Ti与Al反应生成Al₃Ti，当温度进一步提高400℃或者以上时，Ti与AlGaN势垒层表面的氧发生反应并在界面处生成Ti-Al-N合金，同时在AlGaN势垒层中形成作为施主的N空位，形成对势垒层的中掺杂，增加电子隧穿势垒层到达沟道中2DEG的几率，从而形成欧姆接触(S.Ruvimov，Z.Liliental-Weber，J.Washburn，D.Qiao，S.S.Lau，and P.K.Chu，“Microstructure ofTi/Al Ohmic Contacts for n-AlxGa1-xN”，Applied Physics Letters，Vol.73，No.18，pp.2582-2584，1998)。其中Ti、Ni、Pt、Mo等金属起到阻挡层的作用，阻止Au与Al发生反应形成一层称之为“紫斑”的具有高电阻率的合金层，Au主要是为了降低接触电阻便于后续的测试。

Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Pt/Au作为AlGaN/GaN HEMT欧姆接触金属体系的优点是可以获得较低的欧姆接触电阻率，特别是Ti/Al/Ni/Au所形成欧姆接触电阻率可达0.2Ω·mm甚至更低(Jacobs et al.，J.Crys.Growth 241(15-18)2002)，但是其缺点是欧姆接触表面粗糙度较大，不够平整，这一方面影响后续工艺中的光刻套准，另一方面其高温下工作的可靠性也将受到影响，其中所采用的Au金属将从欧姆接触金属层较薄的地方通过电迁徙的方式进入半导体，从而在欧姆接触金属层和其上用来互联的金属层界面处形成如图1所示的空洞(Mark J.Rosker，The DARPA Wide Band GapSemiconductor for RF Applications(WBGS-RF)Program：Phase IIResults，CSMANTECH 2009 presentation)，导致器件失效。

Ti/Al/Mo/Au作为AlGaN/GaN HEMT欧姆接触金属体系的优点是可以获得良好的表面平整度，这主要得益于金属Mo的高熔点(熔点2623℃)，另外Au与Mo的互溶度较低(850℃下Au在Mo中的溶度低于1％)，在形成欧姆接触的过程中和器件的高温使用过程中将能够很好的阻止Au通过Mo层进入半导体，从而有助于提高器件的可靠性，但是Ti/Al/Mo/Au作为AlGaN/GaN HEMT欧姆接触金属体系的缺点是其欧姆接触电阻率相较Ti/Al/Ni/Au来得大。

发明内容：

本发明提供了一种具有复合金属阻挡层的氮化镓器件多层欧姆接触系统，是一种适合铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管的具有复合金属阻挡层的欧姆接触系统，它可同时满足高性能AlGaN/GaN HEMT所需的具有小的欧姆接触电阻率、良好的表面平整度和高可靠度。

本发明的技术解决方案：一种具有复合金属阻挡层的氮化镓器件多层欧姆接触系统，其特征是铝镓氮(AlGaN)/氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)源电极16和漏电极17所采用的欧姆接触系统为Ti/Al/Ni/Mo/Au。

本发明的优点：本发明所提供的多层欧姆接触系统可采用蒸发或者溅射的方法淀积在铝镓氮化合物/氮化镓表面获得，并在N₂气氛下通过高温退火形成欧姆接触，这些方法与现有的方法相兼容。本方面所提供的多层欧姆接触系统可同时满足高性能AlGaN/GaN HEMT所需的具有小的欧姆接触电阻率、良好的表面平整度和高可靠度等要求。

附图说明：

附图1是AlGaN/GaN HEMT经过高温工作后在欧姆接触金属层和其上用来互联的金属层界面处形成空洞示意图。

附图2是AlGaN/GaN HEMT的一般结构示意图。