半导体器件及制作方法技术

本申请实施例提供一种半导体器件及制作方法，通过在衬底上依次形成由氮化镓材料制成的沟道层及势垒层之后，基于形成于势垒层的欧姆接触区制备贯穿势垒层的通孔以暴露出部分沟道层。然后，在势垒层上沉积多层欧姆金属层，沉积的多层欧姆金属层通过通孔与沟道层接触，其中，多层欧姆金属层中与沟道层直接接触的欧姆金属层为钽金属层。通过制备贯穿势垒层的通孔，以及在势垒层的通孔位置沉积多层欧姆金属层，可以减小欧姆金属层到二维电子气的距离，使得后续退火所需温度较低，并且结合钽金属层特性使得后续形成的欧姆接触电阻减小。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及制作方法
本申请涉及微电子
，具体而言，涉及一种半导体器件及制作方法。
技术介绍
第三代半导体材料GaN由于具有大禁带宽度(3.4eV)、高电子饱和速率(2×107cm/s)、高击穿电场(1×1010～3×1010V/cm)、较高热导率、耐腐蚀和抗辐射等性能，而具有广阔的应用前景。尤其是AlGaN/GaN异质结结构的HEMT(Highelectronmobilitytransistors，高电子迁移率晶体管)具有高频、高功率密度以及高工作温度等优点，是固态微波功率器件和功率电子器件的未来发展方向。其中欧姆接触工艺是制作高性能的GaN基器件的关键技术之一，直接影响器件的功率、频率和可靠性等性能，优异的欧姆接触包括低的欧姆接触电阻率和良好的欧姆接触形貌。由于GaN材料具有很高的热稳定性，不容易发生化学反应，因此不容易形成欧姆接触。为此，如何提高欧姆接触质量，成为当前制作高质量的GaN基器件迫切希望解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本申请的目的在于，提供一种半导体器件及其制作方法以改善上述问题。本申请实施例提供一种半导体器件制作方法，所述方法包括：提供一衬底；基于所述衬底制作形成沟道层，该沟道层由氮化镓材料制作而成；在所述沟道层的远离所述衬底的一侧制作形成势垒层，在所述势垒层上形成欧姆接触区；基于所述势垒层的欧姆接触区制备贯穿所述势垒层的通孔，暴露出部分沟道层；基于所述势垒层沉积多层欧姆金属层，所述多层欧姆金属层通过所述通孔与所述沟道层接触，其中，所述多层欧姆金属层中与所述沟道层直接接触的欧姆金属层为钽金属层。在上述实施例的半导体器件制作方法中，所述在所述势垒层上形成欧姆接触区的步骤，包括：在所述势垒层远离所述沟道层的一侧涂覆光刻胶；对所述光刻胶进行曝光显影，暴露出部分势垒层以形成所述欧姆接触区，其中，曝光显影后的光刻胶的剖面为倒梯形。在上述实施例的半导体器件制作方法中，所述基于所述势垒层沉积多层欧姆金属层的步骤，包括：在所述光刻胶的表面以及所述势垒层的通孔位置沉积多层欧姆金属层，使得与所述通孔位置对应的所述多层欧姆金属层通过所述通孔与所述沟道层接触；所述半导体器件制作方法还包括：剥离所述光刻胶及所述光刻胶上沉积的多层欧姆金属层；对与所述沟道层接触的多层欧姆金属层低温退火以形成钽基欧姆接触。在上述实施例的半导体器件制作方法中，对与所述沟道层接触的多层欧姆金属层进行低温退火处理时使用的温度条件为550℃-700℃。在上述实施例的半导体器件制作方法中，所述在所述势垒层的远离所述沟道层的一侧涂覆光刻胶的步骤之前，所述方法还包括：利用N甲基吡咯烷酮或丙酮去除所述势垒层表面的有机物；采用盐酸溶液或氨水溶液去除所述势垒层表面的氧化层。在上述实施例的半导体器件制作方法中，从所述沟道层至所述势垒层的方向，所述通孔的截面面积逐渐增大。在上述实施例的半导体器件制作方法中，所述多层欧姆金属层中，从所述沟道层至所述势垒层的方向所述多层欧姆金属层依次为Ta金属层、Ti金属层、Al金属层、Ni金属层、Au金属层，或者依次为Ta金属层、Al金属层、Ta金属层，或者依次为Ta金属层、Al金属层、Ni金属层、Au金属层，或者依次为Ta金属层、Ti金属层、Al金属层、TiN金属层。在上述实施例的半导体器件制作方法中，所述多层欧姆金属层中的Ta金属层的厚度为3～15nm。本申请另一实施例提供一种半导体器件，包括：衬底；基于所述衬底制作形成的沟道层，该沟道层由氮化镓材料制作而成；基于所述沟道层远离所述衬底一侧制作形成的势垒层，以及形成于所述势垒层的欧姆接触区；基于所述势垒层的欧姆接触区制备的贯穿所述势垒层的通孔；基于所述势垒层沉积的多层欧姆金属层，所述多层欧姆金属层通过所述通孔与所述沟道层接触，其中，所述多层欧姆金属层中与所述沟道层直接接触的欧姆金属层为钽金属层。本申请实施例提供的半导体器件及制作方法，在衬底上依次形成由氮化镓材料制成的沟道层及势垒层之后，基于形成于势垒层的欧姆接触区制备贯穿势垒层的通孔以暴露出部分沟道层。然后，在势垒层上沉积多层欧姆金属层，沉积的多层欧姆金属层通过通孔与沟道层接触，其中，多层欧姆金属层中与沟道层直接接触的欧姆金属层为钽金属层。如此，可以减小欧姆金属层到二维电子气的距离，使得后续退火所需温度较低，并且结合钽金属层的特性可减小后续形成的欧姆接触电阻。为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请实施例提供的半导体器件制作方法的流程图。图2-图6分别为上述制造方法中各对应步骤形成的器件结构示意图。图7为现有技术中高温退火后的欧姆形貌示意图。图8为本申请实施例提供的半导体器件制作方法中低温退火后的欧姆形貌示意图。图9为现有技术中高温退火后欧姆剖面示意图。图10为本申请实施例提供的半导体器件制作方法中低温退火后欧姆剖面示意图。图标：1-衬底；2-沟道层；3-势垒层；31-欧姆接触区；32-通孔；4-光刻胶；5-欧姆金属层。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。由于GaN材料具有很高的热稳定性，不容易发生化学反应，因此不容易形成欧姆接触。通常，GaN材料需要与Ti、Al等低势垒活性金属合金形成欧姆接触时，合金温度需要达到800℃以上。但金属Al的熔点低，传统欧姆接触金属Ti/Al/Ni/Au在合金时Al处于熔融状态，容易出现金属外扩及金属堆积现象，且部分Al会与Au形成AlAu2或AlAu4等晶粒颗状物，使得欧姆金属表面粗糙、金属边缘凹凸不齐。对于功率电子器件，粗糙的欧姆接触边缘会导致尖峰电场的出现，从而使得器件击穿特性下降，对于微波器件，还会引起电流的分布不均以及较高的信号衰减。目前，已有多种方法用于改善GaN基材料的欧姆接触，例如通过源漏区域N型掺杂可以有效增加欧姆接触成的掺杂浓度，从而降低欧姆接触电阻率。但是，这种方法成本较高，且所需的1000℃以上的高温退火会给器件带来负面影响。又如，源漏区域干法刻蚀开槽的方式，具体通过蚀刻减薄势垒层的厚度，达到提升金属和半导体之间的隧穿效应，达到降低欧姆接触的合金温度。但是，这种方式必须精确控制等离子体的刻蚀功率和时间，工艺重复性较差。基于上述研究发现，本申请实施例提供一种半导体器件及制作方法，通过在衬底上依次形成由氮化镓材料制成的沟道层及势垒层之后，基于形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件制作方法，其特征在于，所述方法包括：提供一衬底；基于所述衬底制作形成沟道层，该沟道层由氮化镓材料制作而成；在所述沟道层的远离所述衬底的一侧制作形成势垒层，在所述势垒层上形成欧姆接触区；基于所述势垒层的欧姆接触区制备贯穿所述势垒层的通孔，暴露出部分沟道层；基于所述势垒层沉积多层欧姆金属层，所述多层欧姆金属层通过所述通孔与所述沟道层接触，其中，所述多层欧姆金属层中与所述沟道层直接接触的欧姆金属层为钽金属层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件制作方法，其特征在于，所述方法包括：提供一衬底；基于所述衬底制作形成沟道层，该沟道层由氮化镓材料制作而成；在所述沟道层的远离所述衬底的一侧制作形成势垒层，在所述势垒层上形成欧姆接触区；基于所述势垒层的欧姆接触区制备贯穿所述势垒层的通孔，暴露出部分沟道层；基于所述势垒层沉积多层欧姆金属层，所述多层欧姆金属层通过所述通孔与所述沟道层接触，其中，所述多层欧姆金属层中与所述沟道层直接接触的欧姆金属层为钽金属层。2.根据权利要求1所述的半导体器件制作方法，其特征在于，所述在所述势垒层上形成欧姆接触区的步骤，包括：在所述势垒层远离所述沟道层的一侧涂覆光刻胶；对所述光刻胶进行曝光显影，暴露出部分势垒层以形成所述欧姆接触区，其中，曝光显影后的光刻胶的剖面为倒梯形。3.根据权利要求2所述的半导体器件制作方法，其特征在于，所述基于所述势垒层沉积多层欧姆金属层的步骤，包括：在所述光刻胶的表面以及所述势垒层的通孔位置沉积多层欧姆金属层，使得与所述通孔位置对应的所述多层欧姆金属层通过所述通孔与所述沟道层接触；所述半导体器件制作方法还包括：剥离所述光刻胶及所述光刻胶上沉积的多层欧姆金属层；对与所述沟道层接触的多层欧姆金属层低温退火以形成钽基欧姆接触。4.根据权利要求3所述的半导体器件制作方法，其特征在于，对与所述沟道层接触的多层欧姆金属层进行低温退火处理时使用的温度条件为550℃-700℃。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：林科闯，邹鹏辉，刘胜厚，刘成，李敏，赵杰，卢益锋，蔡仙清，杨健，
申请(专利权)人：厦门市三安集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35