[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

摘要

本发明涉及半导体技术领域，特别是一种基于离子注入/激光退火降低宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法。本发明主要包括在GaN(氮化镓)衬底材料上面PECVD30～100nmSi₃N₄；注入10¹⁵～10¹⁶cm^-2的²⁸Si离子；用激光对GaN材料进行退火；电子束蒸发或者磁控溅射多层金属Ti/Al/X/Au。利用本发明，可以有效的降低GaN器件的源漏欧姆接触电阻，保持欧姆接触金属形貌，降低器件热噪声，防止高温热退火带来的材料性能恶化以及器件的可靠性问题。本发明可以和传统的Si工艺以及LED工艺相兼容，对GaN器件的大规模产业化具有重要意义。

主权项

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。