[发明专利]一种基于GaN器件的低电阻欧姆接触器件与制备

说明书

本发明公开了一种基于GaN器件的低电阻欧姆接触器件与制备；主要通过离子注入与2DEG连接并激活从而降低欧姆接触电阻，引入离子注入控制层，精确控制离子注入的区域，引入SiN/AlN保护层保护外延结构在高温下的稳定性；其组成包括依次层叠设置的GaN外延结构、离子注入控制层、AlN层、SiN层及欧姆接触合金；所述GaN外延结构需包含AlGaN/GaN异质结构，离子注入区域为欧姆接触下方区域；离子注入控制层在离子注入后去除。本发明制备的基于GaN器件的低电阻欧姆接触具有接触电阻率低、工艺简单、材料损伤小、欧姆接触形貌佳等优势，可有效提升GaN二极管、GaN HEMT器件、GaN MOSFET等器件的性能，适合进行大规模推广应用。

技术领域

本发明涉及高电子迁移率场效应晶体管技术领域，尤其涉及一种基于GaN器件的低电阻欧姆接触器件与制备。

背景技术

GaN材料具有禁带宽度大、击穿场强高等特点，而AlGaN/GaN异质结材料通过强极化效应可以产生密度高达10¹³cm²、迁移率高达2000cm²·V^-1·s^-1的二维电子气，因此GaN器件在电力电子、无线通信、大功率微波无线能量传输等领域具有很好的应用前景。随着对器件性能要求的不断提高，欧姆接触技术成为限制GaN器件性能的关键点之一。

当前，制备低电阻率欧姆接触主要有高温快速退火、势垒层减薄、欧姆接触区域二次生长等方法，这些方法分别面临着各种问题影响GaN器件的性能与产业化，具体如下：

1)由于合金中Al金属的存在使得欧姆接触在高温退火条件下表面形貌不均匀，影响欧姆接触性能及后续工艺；

2)势垒层减薄所用到的刻蚀方法将对材料造成不可逆的刻蚀损伤，且势垒层很薄，难以控制刻蚀精度；

3)欧姆接触区域材料二次生长步骤复杂，需要对区域进行刻蚀并用MBE二次生长，效率低且面临着刻蚀损伤。

因此，开发一种具有步骤简单、表面形貌良好、欧姆接触电阻低等优点的欧姆接触制备方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种基于GaN器件的低电阻欧姆接触器件与制备。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于GaN器件的低电阻欧姆接触器件制备方法，包括如下步骤：

步骤一：生长外延结构，外延结构需至少包括沟道层与势垒层；

步骤二：生长离子注入控制层；

步骤三：进行光刻、显影，暴露出欧姆接触区域，随后对晶圆进行离子注入；

步骤四：对离子注入控制层进行完整刻蚀；

步骤五：生长SiN/AlN保护层结构；

步骤六：高温退火激活注入离子；高温退火的气氛为N₂气氛，退火温度1100℃～1300℃。

步骤七：光刻、显影、刻蚀欧姆接触区域保护层；

步骤八：蒸镀和剥离形成欧姆接触金属电极，退火获得欧姆接触；退火的气氛为N₂气氛，退火温度400℃～600℃。

沟道层为GaN；势垒层为AlGaN、InAlN或者AlN材料。

离子注入控制层材料为SiN或SiO₂插入层，采用原子层沉积(ALD)法或者低压化学气相沉积(LPCVD)法制备；

离子注入控制层厚度为30nm～100nm；