本发明专利技术是一种采用硅合金的多层金属欧姆接触系统及其制造方法，其结构是AlGaN/GaNHEMT的源电极16和漏电极17的欧姆接触采用TiSi/Al/Ni/Au或者Ti/AlSi/Ni/Au或者TiSi/AlSi/Ni/Au的多层金属系统，其中TiSi、AlSi合金由双源电子束蒸发或者溅射淀积，Al、Ni和Au采用电子束蒸发或者溅射淀积。本发明专利技术的优点是制作的欧姆接触具有较小的接触电阻，同时能够较好的控制工艺的重复性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是。属于半导体
技术介绍
铝镓氮化合物(AlGaN) /氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)第三代宽禁带化合物半导体器件具有输出功率大、工作频率高等特点，适合毫米波及以下各个频段的大功率应用，这使得其成为近年来半导体微波功率器件研究的热点。 欧姆接触是AlGaN/GaN HEMT器件研制中的关键工艺，实现较小的欧姆接触电阻，是获得高性能AlGaN/GaN HEMT的必要条件，这是因为欧姆接触电阻在AlGaN/GaN HEMT器件中是作为串联电阻的存在的，其值大小直接影响到微波器件工作时的效率、噪声、增益等性能。欧姆接触电阻率大，微波器件的效率、噪声、增益等性能将被恶化，而降低接触电阻率则有助于提升器件的性能。目前AlGaN/GaN HEMT普遍采用基于Ti/Al的多层金属欧姆接触体系，如Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Mo/Au 等，采用蒸发或溅射等方法依次将 Ti、Al、Ti (Ni或者Pt或者Mo等)、Au淀积到AlGaN层表面，并在800°C左右的高温下退火形成欧姆接触，其原理一般认为是在较低温度(200-300 °C)下Ti与Al反应生成Al3Ti,当温度进一步提高400°C或者以上时，Ti与AlGaN势垒层表面的氧发生反应并在界面处生成Ti-Al-N合金，同时在AlGaN势垒层中形成作为施主的N空位，形成对势垒层的中掺杂，增加电子隧穿势鱼层到达沟道中2DEG的几率,从而形成欧姆接触(S. Ruvimov, Z. Liliental-Weber,J. Washburn, D. Qiao, S. S. Lau, and P. K. Chu, “Microstructure of Ti/AlOhmic Contacts for Ii-AlxGa1 XN，，，Applied Physics Letters, Vol. 73, No. 18, pp.2582 - 2584，1998)。其中Ti、Ni、Pt、Mo等金属起到阻挡层的作用，阻止Au与Al发生反应形成一层称之为“紫斑”的具有高电阻率的合金层，Au主要是为了降低接触电阻便于后续的测试。Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Mo/Au 等多层金属欧姆接触体系与AlGaN/GaN HEMT可以形成较小的欧姆接触电阻，但其欧姆接触电阻率通常为0.3-0. 4Q _，进一步降低欧姆接触电阻可采用的方法之一是对源漏区进行Si注入实现n+掺杂，但Si注入掺杂要经过1200-130(TC的高温退火激活过程方能实现n+掺杂，这一高温退火的温度高于AlGaN/GaN HEMT所采用外延材料的生长温度，很有可能对外延材料的晶体质量产生影响，并引起器件性能的退化。另外还可以通过在Ti与半导体接触界面处插入一薄层Si或者在Ti与Al两层金属之间插入一层Si，形成Si/Ti/Al/Ni/Au、Si/Ti/Al/Ni/Au、Si/Ti/Al/Pt/Au、Si/Ti/Al/Mo/Au 或者 Ti/ Si/Al/Ti/Au、Ti/ Si/Al/Ni/Au、Ti/Al/Si/Pt/Au、Ti/Al/ Si/Mo/Au等多层金属欧姆接触体系，可以降低AlGaN/GaN HEMT的欧姆接触电阻。研究结果显示，Si插入层对于降低AlGaN/GaN HEMT欧姆接触电阻的原理是在高温下Si与Ti、Al等金属形成了硅合金，而不是Si进入外延材料层形成掺杂效果(F. M.Mohammed, L. Wang, H. J. Koo, and I. Adesida, “Si-induce enhancement of Ohmicperformance of Ti/Al/Mo/Au metallization for AlGaN/GaN HEMTs，，， ElectronicsLetters, Vol. 41, No. 17, pp. 984-985，2005)。Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Mo/Au 等多层金属欧姆接触体系中金属层的厚度或者组分比有着非常严格的要求，厚度比的变化将引起欧姆接触形貌和接触电阻的波动，控制各金属层厚度是实现稳定重复的欧姆接触的关键，幸好Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Mo/Au等多层金属欧姆接触体系中各层金属的厚度都在几十纳米以上，厚度的控制相对来的容易。对于插入Si之后，Si与各金属层的厚度或者组分比同样有着严格的要求，以保证工艺的稳定性和重复性，而由于Si插入层非常薄，其厚度的控制势必成为一个难题，因此需要专利技术一种更好的方法来控制其与各金属层的组分或者厚度比。GaAs半导体器件制造过程中通常采用AuGe/Ni/Au多层金属欧姆接触体系，其中AuGe合金层与Ni以及Au各层金属的厚度对于欧姆接触电阻大小、形貌等都有着非常大的影响，特别是AuGe合金中Au与Ge的组分比对于欧姆接触电阻的大小影响最大，为控制、AuGe合金中Au与Ge的组分比,一般可按事先优化的配比形成AuGe合金祀材,再通过派射的方法淀积得到AuGe合金层，溅射的方法可以完整的保持事先配备的组分比。当然对于化合物半导体中，金属图形往往通过称之为“剥离”的工艺来获得，溅射不利通过剥离工艺来获得良好的金属边界定义，近年来产生了称之为双源电子束蒸发的方法来获得AuGe合金层，其原理是以接近一个原子层的厚度在半导体表面交替淀积Au和Ge两种金属，最终得到一种准AuGe合金的形式，这样一方面保证了 AuGe的组分比得到有效控制，同时也利用用剥离工艺获得良好的金属边缘。借鉴GaAs器件中多层金属欧姆接触体系的制造方法和Si插入层对于降低AlGaN/GaN HEMT欧姆接触电阻值的原理，引入TiSi合金来替代Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Mo/Au等多层金属欧姆接触体系中与半导体接触的Ti金属层或者AlSi合金来替代 Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Mo/Au 等多层金属欧姆接触体系中的Al金属层，或者是TiSi合金和AlSi合金同时替换Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Al/Mo/Au等多层金属欧姆接触体系中与半导体接触的Ti金属层和其后的Al金属层来降低欧姆接触电阻值，不再引入Si插入层，而TiSi或者AlSi可以通过溅射、双源电子束蒸发等手段来控制其中的组分比，从而提升工艺的重复性与稳定性。
技术实现思路
本专利技术提出的是一种适合铝镓氮化合物/氮化镓高电子迁移率晶体管的采用硅合金的多层欧姆接触系统及其制造方法。其目的是采用TiSi合金替代金属与半导体接触面之间的Ti金属层或者是AlSi合金替代Al金属层或者TiSi合金和AlSi合金与半导体接触面之间的Ti金属层和Al金属层的多层金属欧姆接触系统及其制造方法。本专利技术的技术解决方案一种采用硅合金的铝镓氮/氮化镓高电子迁移率晶体管的多层金属欧姆接触系统，其特征在于铝镓氮/本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用硅合金的铝镓氮/氮化镓高电子迁移率晶体管的多层金属欧姆接触系统，其特征在于铝镓氮/氮化镓高电子迁移率晶体管源电极（16）和漏电极（17）所采用的欧姆接触金属系统从AlGaN层（13）上表面处依次为第一TiSi合金金属层（51）、Al金属层（52）、第一阻挡金属层（53），以及第一Au金属层（54），所述的第一阻挡金属层（53）由Ni、Mo、Pt、Ti中的一种或者多种金属的组合而成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：任春江，陈堂胜，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：
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