一种具有自适应低电阻率欧姆接触的GaN HEMT器件.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115832043A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202310030067.9(22)申请日2023.01.10(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新西区西源大道2006号(72)发明人陈万军罗攀王方洲王茁成孙瑞泽(74)专利代理机构成都点睛专利代理事务所(普通合伙)51232专利代理师孙一峰(51)Int.Cl.H01L29/778(2006.01)H01L29/20(2006.01)H01L29/45(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种具有自适应低电阻率欧姆接触的GaNHEMT器件(57)摘要本发明提出了一种具有自适应低电阻率欧姆接触的GaNHEMT器件，包括：采用干法刻蚀形成由多个平面构成的阶梯结构；在欧姆电极区域生长欧姆接触金属并将所形成的阶梯结构完全覆盖；通过快速热退火处理生成低阻导电通道进而形成欧姆接触。所制备欧姆接触的性能主要由接触电阻最小的平面决定。因此，本发明提出的欧姆接触制备方法具有对外延结构不同位置处以及反应条件无法精确控制的自适应性，可以使所制备的GaNHEMT欧姆接触具有较高的一致性和较低的电阻率。CN115832043ACN115832043A权利要求书1/1页1.一种具有自适应低电阻率欧姆接触的GaNHEMT器件，包括从下至上依次层叠设置的衬底层、AlN成核层、(Al)GaN缓冲层、AlN插入层、AlGaN势垒层和GaN帽层，其特征在于，在器件表面中部与两端之间分别具有两个对称的欧姆接触区域，欧姆接触区域为沿器件垂直方向贯穿GaN帽层并延伸到AlGaN势垒层中的凹槽结构，并且凹槽结构的底部到GaN帽层的边是阶梯结构，其中与GaN帽层齐平的欧姆接触区域定义为第一平面，则沿阶梯结构到凹槽结构的底部，每一层阶梯依次定义为第二平面、第三平面、……、第n平面，其中第n平面为凹槽结构的底面；采用电子束蒸发法或磁控溅射法在欧姆接触区域生长欧姆接触金属，并将所形成的阶梯结构完全覆盖，再通过快速热退火处理在阶梯结构中的每一个平面处通过高温合金反应生成低阻的导电通道，进而形成欧姆接触。2.根据权利要求1所述的一种具有自适应低电阻率欧姆接触的GaNHEMT器件，其特征在于，所述阶梯结构俯视图的形状具体为多边形或圆形。3.根据权利要求1所述的一种具有自适应低电阻率欧姆接触的GaNHEMT器件，其特征在于，阶梯结构的数量是单个或者阵列。4.根据权利要求1所述的一种具有自适应低电阻率欧姆接触的GaNHEMT器件，其特征在于，阶梯结构的排列方式是纵向排布、横向排布、纵向排布和横向排布的组合中的一种。2CN115832043A说明书1/3页一种具有自适应低电阻率欧姆接触的GaNHEMT器件技术领域[0001]本发明属于化合物半导体制造技术领域，具体的说涉及一种具有自适应低电阻率欧姆接触的GaNHEMT器件。背景技术[0002]GaNHEMT因其具有高电子迁移率、高临界击穿电场强度、高电子饱和速度等优良特性而成为了大功率和高频率电子应用的优良解决方案。欧姆接触在GaNHEMT的制备工艺中十分重要，其性能直接影响器件的导通电阻、击穿电压和输出功率等关键指标。业界在GaNHEMT欧姆接触的制备上主要采用的方法是金属合金反应法，即：采用电子束蒸发法或磁控溅射法淀积欧姆接触金属，并在氮气氛围下经过830～890摄氏度的高温退火约35秒以形成欧姆接触。在这一过程中，欧姆接触金属可与GaN或AlGaN发生反应并在半导体一侧形成一层低阻的氮化物导电通道。这样的低阻导电通道通过增强电子的隧穿效应从而达到降低欧姆接触电阻率的目的，其厚度与高温退火的条件密切相关且直接决定了所制备欧姆接触的性能。然而，过于薄的通道会使得电子的隧穿效应减弱从而增大欧姆接触的电阻率。同时，过于厚的通道会使其与异质结沟道的有效接触面积减小(如通道底部平面低于AlN插入层和(Al)GaN缓冲层界面的情况)，同样也会使欧姆接触的电阻率增大。对于同一GaNHEMT外延结构的不同位置，制备良好的欧姆接触所需的最优低阻导电通道的厚度不同。除此之外，在反应条件相同时，不同位置处的低阻通道的厚度也可能不同。这些不确定因素使同一GaNHEMT外延结构上制备的欧姆接触性能会相差较大，即欧姆接触的一致性较差。同时，退火时的高温和时间条件无法相对精确地控制。反应条件的略微波动也会对金属合金反应生成的低阻通道的厚度产生较大的影响，这会使低阻导电通道的厚度无法精确控制在最优值，即增大欧姆接触的电阻率。因此，利用现有技术制备的GaNHEMT外延结构上欧姆接触的一致性较差且电阻率较高，这会对所制备的GaNHEMT的整体性能造成较大的影响。发明内容[0003]本发明所