[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

权利要求书

1.一种基于离子注入/激光退火降低宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法，其特征在于所述器件为GaN材料，该材料由下至上依次包括衬底、缓冲层、AlN(氮化铝)插入层和势垒层，该方法包括以下步骤：

步骤一，沉积Si₃N₄

采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)在GaN材料上沉积一层Si₃N₄注入牺牲层，腔体压强为600mT，温度为250℃，功率为22W，沉积时间为6min，沉积Si₃N₄所需气体流量分别为：SiH₄流量为4sccm，N₂流量为196sccm，NH₃流量为2sccm，He流量为200sccm；

步骤二，涂覆光刻胶，并光刻显影去除非注入区光刻胶

在步骤一所沉积的Si₃N₄层上涂覆光刻胶，光刻胶为负胶AZ5214E，涂覆厚度约为1μm，前烘90s，温度100℃，用EPD1000显影，时间90s，显影可去除非离子注入区的光刻胶；

步骤三，沉积Ni金属

采用电子束蒸发仪器VPC-1100在步骤二的掩膜图形上表面沉积200nmNi金属，蒸发腔体内真空度≤2.0×10^-6Torr，Ni的蒸发速率是0.1nm/s；

步骤四，掩膜金属Ni剥离

将沉积完Ni金属的衬底放入丙酮中浸泡30～40min，紧接着再超声3min，然后用无水乙醇超声2min，最后用超纯水冲洗并用N₂吹干，以实现离子注入区域的Ni金属剥离，非离子注入区的Ni金属未被剥离以实现注入阻挡，同时衬底上面的光刻胶全部被被剥离掉；

步骤五，注入²⁸Si离子

采用LC-4型离子注入机，对势垒层和缓冲层进行²⁸Si离子注入；

步骤六，对离子注入后的GaN衬底进行激光退火

采用KrF激光器或ArF准分子激光器对离子注入后的GaN衬底进行激光退火以便激活²⁸Si；

步骤七，腐蚀掉Ni金属掩膜

用20％稀硫酸腐蚀掉衬底上的全部Ni金属掩膜，时间为30min；

步骤八，腐蚀Si₃N₄层

用2％氢氟酸腐蚀掉衬底上面全部的Si₃N₄牺牲层，时间为60s；

步骤九，在GaN材料上涂覆光刻胶，并光刻显影去除离子注入区光刻胶

先在GaN材料上涂覆0.35μm的光刻胶PMGISF6，前烘5min，温度200℃，然后再涂覆0.77μm的光刻胶EPI621，前烘1min，温度90℃，曝光时间为90s，显影液为EPD1000，显影时间为90s，显影之后，离子注入区的光刻胶被去除；

步骤十，在GaN材料上电子束蒸发四层金属Ti/Al/X/Au

采用电子束蒸发仪器VPC-1100在显影后的GaN材料上蒸发四层金属Ti/Al/X/Au，离子注入区的金属Ti/Al/X/Au直接和GaN材料接触形成欧姆接触，蒸发腔体内真空度≤2.0×10^-6Torr，蒸发速率为0.1nm/s；

步骤十一，欧姆接触金属Ti/Al/X/Au剥离

将沉积完欧姆接触金属Ti/Al/X/Au的衬底放入丙酮中浸泡30～40min，紧接着再超声3min，然后用无水乙醇超声2min，最后用超纯水冲洗，非离子注入区上方的金属Ti/Al/X/Au被剥离掉，离子注入区上方的金属未被剥离，并和衬底直接接触形成欧姆接触。

2.如权利要求1所述的一种基于离子注入/激光退火降低宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法，其特征在于所述衬底层为SiC衬底、蓝宝石衬底、Si衬底、AlN衬底或同质外延的GaN衬底，缓冲层为GaN缓冲层、掺铁的GaN缓冲层、AlGaN(铝镓氮)缓冲层或GaN和AlGaN混合的缓冲层，插入层为AlN，势垒层为AlGaN、AlN、InAlN(铟铝氮)或InAlGaN(铟铝镓氮)四元合金势垒层。

3.如权利要求1所述的一种基于离子注入/激光退火降低宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法，其特征在于步骤一中所述Si₃N₄的厚度为30～100nm。