[发明专利]基于Cu的GaN HEMT无金欧姆接触电极的制备方法

说明书

本发明涉及一种基于Cu的GaN HEMT无金欧姆接触电极的制备方法,具体步骤包括：对GaN HEMT外延层进行表面处理；形成源漏电极图形；沉积无金源漏电极金属层；life‑off形成源漏金属电极；对沉积源漏电极后的GaN HEMT进行退火处理，形成无金源漏欧姆接触电极。本发明采用磁控溅射Cu薄膜作为欧姆接触帽层金属，通过后期相对较低温度RTA快速退火促进电极层间金属相互发生固相反应，重新结晶，形成欧姆接触；NH₃氛围下退火，减少了表面损伤，使溅射Cu薄膜的电极导电性能增强；在相对低温环境下制备欧姆接触电极，有利于减少器件由于高温退火等因素引起的漏电，提升了器件的击穿电压和可靠性；降低工艺温度，节省成本。

技术领域

本发明涉及GaN高电子迁移率晶体管欧姆接触电极技术领域，其广泛应用于5G基站、移动终端、卫星、雷达市场、SBD、FET、无线充电、电源开关市场，特别涉及一种基于Cu的GaN HEMT无金欧姆接触电极的制备方法。

背景技术

在微电子领域，由于GaN材料的禁带宽度大的特点，可以制作高温大功率电子器件。例如用GaN材料制作的MOSFET器件在汽车电子、开关电源等领域有广泛的应用。GaN材料的电子漂移饱和速度高，介电常数小，导热性能好等特点可以制作抗辐射、高频、大功率电子器件。此外，GaN材料在高速及微波器件领域也将有广阔的应用前景。然而，较高的成本限制了GaN HEMT器件的广泛应用。降低GaN HEMT(HEMT为高电子迁移率晶体管)的制造成本的一个方法是实现GaN-on-Si CMOS工艺线的大规模生产的技术关键。低电阻率的欧姆接触电极是确保GaN HEMT达到最佳器件性能的关键因素。常规HEMT器件的欧姆和肖特基接触工艺中采用的有金接触金属，因为Au的扩散能力极强，会造成Au对CMOS工艺线的污染。我们采用低温退火，有助于减少器件由于高温退火等因素引起的漏电，提升器件的击穿电压和可靠性。因此，低温无金欧姆接触技术是提高GaN HEMT可靠性和实现GaN-on-Si CMOS工艺线的大规模制造的关键因素之一。

Cu(铜)的导电性是仅次于银的，在电子工业这一块可以说是离不开它，随着电子工业的发展，铜及铜合金材料不仅仅局限于铜线等，而是进军集成电路，微电子和半导体集成电路。铜合金价格低廉，有高的强度、导电性和导热性，加工性能、针焊性和耐蚀性优良，通过合金化能在很大范围内控制其性能，能够较好地满足引线框架的性能要求，己成为引线框架的一个重要材料。它是目前铜是在微电子器件中用量最多的材料之一。Cu是替代Au作为欧姆接触金属的良好材料。目前，高性能Cu薄膜通常是在较低的基底温度(40～50℃)下通过磁控溅射方式沉积的。在低温环境下沉积欧姆接触金属结构非常适用于life-off工艺，这样可以大大降低电极制备工艺复杂性，只需通过特殊掩膜设计，然后在丙酮的浸泡中形成复杂的电极图形，并且不会对器件造成不良影响，而且器件尺寸控制精准，精度较高。省略了复杂的金属刻蚀工艺，大大降低了GaN-on-Si CMOS的生产成本，并且不会产生如刻蚀损伤、高温下金属-半导体间的固相反应和高温磁控溅射沉积金属及其合金薄膜，后续降温时间较长，制备成本增加且效率下降等不利的影响，非常有利于大规模工业化生产，因此如何具体设计使用Cu制作GaN HEMT无金欧姆接触电极的制备方法显得尤为重要。

发明内容