减小氮化镓高电子迁移率晶体管欧姆接触电阻率的方法
【专利摘要】本发明提供了一种减小氮化镓高电子迁移率晶体管欧姆接触电阻率的方法，其包括：在晶圆表面旋涂光刻胶形成光刻胶层；采用光刻工艺在光刻胶层上刻蚀出源极区域和漏极区域，其中，源极区域和漏极区域露出晶圆表面；向源极区域和漏极区域中的晶圆表面溅射氩离子，以使氩离子轰击晶圆表面；向源极区域和漏极区域中的晶圆表面溅射金属形成源极金属电极和漏极金属电极；剥离光刻胶层，并采用高温快速热退火工艺使源极金属电极和漏极金属电极形成欧姆接触。通过上述方式，本发明能够增加半导体中的N空位的浓度，有助于通过高温热退火合金技术获得更低的欧姆接触电阻率。
【专利说明】
减小氮化镓高电子迁移率晶体管欧姆接触电阻率的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种减小氮化镓高电子迀移率晶体 管欧姆接触电阻率的方法。
【背景技术】
[0002] GaN基高电子迀移率晶体管(HEMT)以其特有的高电子迀移率、高二维电子气面密 度、高击穿电场成为下一代射频/微波功率放大器的首选技术。典型的GaN基HEMT各外延层 均不故意掺杂，且势皇层禁带宽度很大，因而其源漏欧姆接触的制备相较于GaAs以及InP HEMT要困难得多。
[0003] HEMT器件共有三个电极端子，分别为:源极、漏极和栅极。其中源、漏两个电极均需 与半导体材料形成欧姆接触，欧姆接触好坏将在很大程度上决定器件潜力是否可以被充分 发掘，因此获得低阻欧姆接触是十分重要的。在GaN HEMT器件的发展过程中，有许多不同的 多层金属体系被提出来用于制作源漏欧姆接触，但应用最广的，最具可行性的仍然是Ti/ Al/X/Au结构，其中X表示阻挡层金属，阻挡层金属可以包括1^、？1附、1〇等材料。目前，6&~ HEMT中的源漏欧姆接触主要采用的是高温快速热退火合金技术来制作。一般认为，高温热 退火时半导体材料中的N元素会被金属元素抽取形成化合物，而大量N空位的出现相当于对 半导体材料进行η型掺杂，这种η型掺杂浓度越高，则越容易形成更低的欧姆接触电阻率。
[0004] 目前这种欧姆接触的制作方法存在的主要不足是:欧姆接触电阻率的优化主要通 过调整各层金属厚度和退火条件来得到，但该技术所获得的欧姆接触电阻很难做到0.5 Ω · mm以下。
【发明内容】
[0005] 本发明主要解决的技术问题是提供一种减小氮化镓高电子迀移率晶体管欧姆接 触电阻率的方法，能够增加半导体中的N空位的浓度，有助于通过高温热退火合金技术获得 更低的欧姆接触电阻率。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种减小氮化镓高电 子迀移率晶体管欧姆接触电阻率的方法，包括:在晶圆表面旋涂光刻胶形成光刻胶层;采用 光刻工艺在所述光刻胶层上刻蚀出源极区域和漏极区域，其中，所述源极区域和漏极区域 露出所述晶圆表面；向所述源极区域和漏极区域中的晶圆表面溅射氩离子，以使氩离子轰 击所述晶圆表面;向所述源极区域和漏极区域中的晶圆表面溅射金属形成源极金属电极和 漏极金属电极;剥离所述光刻胶层，并采用高温快速热退火工艺使所述源极金属电极和漏 极金属电极形成欧姆接触。
[0007] 优选地，所述在晶圆表面旋涂光刻胶形成光刻胶层的步骤具体为:在晶圆表面旋 涂厚度为1.4~2.Ομπι的光刻胶，并将所述晶圆在100°C下真空烘烤90s形成光刻胶层。
[0008] 优选地，所述采用光刻工艺在所述光刻胶层上刻蚀出源极区域和漏极区域的步骤 具体包括:采用已定义出源极区域和漏极区域的掩膜板对所述光刻胶层进行紫外线曝光； 对所述曝光后的光刻胶层进行显影，并在显影后采用氮气吹干;对所述显影后的光刻胶层 进行真空烘烤;在所述光刻胶层的表面涂底胶;采用10%稀盐酸溶液进行清洗，以去除氧化 物。
[0009] 优选地，所述高温快速热退火工艺在氮气气氛下进行。
[0010] 优选地，所述向所述源极区域和漏极区域中的晶圆表面溅射氩离子的步骤具体 为:采用溅射机向所述源极区域和漏极区域中的晶圆表面溅射氩离子，所述溅射机的真空 度在10- 5Pa以下，射频功率为200~300W，溅射时间为5~IOmin。
[0011] 优选地，所述溅射的金属为Ti/Al/X/Au四层金属体系，其中X代表阻挡层金属，所 述阻挡层金属为Ti、Pt、Ni或Mo。
[0012] 区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是:在光刻出源漏区域之后采用氩离 子轰击的方法清理半导体表面，可以使半导体近表面处产生更多的N空位来获得更低的欧 姆接触电阻率，进而改善器件性能，从而能够增加半导体中的N空位的浓度，有助于通过高 温热退火合金技术获得更低的欧姆接触电阻率，本发明具有以下优点：
[0013] 1、可通过增加半导体近表面区域的N空位浓度来减小欧姆接触电阻率，对于提升 器件性能具有积极作用。
[0014] 2、仅在溅射金属之前引入氩离子清洗，简单有效，具有良好的工艺植入性。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明实施例减小氮化镓高电子迀移率晶体管欧姆接触电阻率的方法的流 程不意图。
[0016] 图2至图6是采用本发明实施例的方法制备氮化镓高电子迀移率晶体管的制备过 程不意图。
【具体实施方式】
[0017] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0018] 参见图1，是本发明实施例减小氮化镓高电子迀移率晶体管欧姆接触电阻率的方 法的流程示意图。本实施例的方法包括以下步骤：
[0019] Sll:在晶圆表面旋涂光刻胶形成光刻胶层。
[0020] 其中，如图2所示，晶圆10表面形成了光刻胶层20。在一个具体应用中，在晶圆表面 旋涂光刻胶形成光刻胶层的步骤具体为:在晶圆表面旋涂厚度为1.4~2. ομπι的光刻胶，并 将晶圆在l〇〇°C下真空烘烤90s形成光刻胶层。光刻胶层的型号例如是ΑΖ5214。
[0021] S12:采用光刻工艺在光刻胶层上刻蚀出源极区域和漏极区域，其中，源极区域和 漏极区域露出晶圆表面。
[0022]其中，如图3所示，采用光刻工艺对光刻胶层20进行刻蚀后，光刻胶层20上形成了 源极区域21和漏极区域22。在一个具体应用中，采用光刻工艺在光刻胶层上刻蚀出源极区 域和漏极区域的步骤具体包括:采用已定义出源极区域和漏极区域的掩膜板对光刻胶层进 行紫外线曝光;对曝光后的光刻胶层进行显影，并在显影后采用氮气吹干;对显影后的光刻 胶层进行真空烘烤;在光刻胶层的表面涂底胶;采用10%稀盐酸溶液进行清洗，以去除氧化 物。在具体实施时，紫外线曝光分为前曝和泛曝，前曝的光强为5mW/cm 2，时间为7秒，前曝过 程为在115°C真空下反转90s，泛曝的时间为65s。显影的过程为在AZ显影液中显影60s。真空 烘烤的过程为在100 °C下烘烤2min。涂底胶的时间为2min，厚度为丨〇〇 A/min。1〇 %稀盐酸溶 液的清洗时间为Imin。
[0023] S13:向源极区域和漏极区域中的晶圆表面溅射氩离子，以使氩离子轰击晶圆表 面。
[0024] 其中，如图4所示，源极区域21和漏极区域22中的晶圆10表面被氩离子轰击，而晶 圆10表面的其他部分被光刻胶层20遮挡，不会受到氩离子轰击的影响。在一个具体应用中， 向源极区域和漏极区域中的晶圆表面溅射氩离子的步骤具体为:采用溅射机向源极区域和 漏极区域中的晶圆表面溅射氩离子，溅射机的真空度在I(T 5Pa以下，射频功率为200~300W， 派射时间为5~I Om i η。
[0025] 应当注意的是，用氩离子轰击时，射频功率需严格控制，不能对半导体造成过大损 伤，也不能使光刻胶层发生性变。
[0026] S14:向源极区域和漏极区域中的晶圆表面溅射金属形成源极金属电极和漏极金 属电极。
[0027] 其中，如图5所示，源极区域21和漏极区域22中的晶圆10表面分别形成了源极金属 电极110和漏极金属电极120。在一个具体应用中，溅射的金属为Ti/Al/X/Au多层金属体系， 其中代表阻挡层金属，所述阻挡层金属为Ti、Pt、Ni或Mo，以Ti/Al/Ni/Au为例，源极金属电 极和漏极金属电极的厚度为200/丨500/550/450人。
[0028] S15:剥离光刻胶层，并采用高温快速热退火工艺使源极金属电极和漏极金属电极 形成欧姆接触。
[0029] 其中，如图6所示，剥离光刻胶层20后，晶圆10表面仅剩下源极金属电极110和漏极 金属电极120。在一个具体应用中，高温快速热退火工艺在氮气气氛下进行，退火过程为在 870 °C下退火50s。
[0030] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技 术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种减小氮化镓高电子迀移率晶体管欧姆接触电阻率的方法，其特征在于，包括： 在晶圆表面旋涂光刻胶形成光刻胶层； 采用光刻工艺在所述光刻胶层上刻蚀出源极区域和漏极区域，其中，所述源极区域和 漏极区域露出所述晶圆表面； 向所述源极区域和漏极区域中的晶圆表面溅射氩离子，以使氩离子轰击所述晶圆表 面； 向所述源极区域和漏极区域中的晶圆表面溅射金属形成源极金属电极和漏极金属电 极； 剥离所述光刻胶层，并采用高温快速热退火工艺使所述源极金属电极和漏极金属电极 形成欧姆接触。2. 根据权利要求1所述的减小氮化镓高电子迀移率晶体管欧姆接触电阻率的方法，其 特征在于，所述在晶圆表面旋涂光刻胶形成光刻胶层的步骤具体为： 在晶圆表面旋涂厚度为1.4~2.Ομπι的光刻胶，并将所述晶圆在100°C下真空烘烤90s形 成光刻胶层。3. 根据权利要求1所述的减小氮化镓高电子迀移率晶体管欧姆接触电阻率的方法，其 特征在于，所述采用光刻工艺在所述光刻胶层上刻蚀出源极区域和漏极区域的步骤具体包 括： 采用已定义出源极区域和漏极区域的掩膜板对所述光刻胶层进行紫外线曝光； 对所述曝光后的光刻胶层进行显影，并在显影后采用氮气吹干； 对所述显影后的光刻胶层进行真空烘烤； 在所述光刻胶层的表面涂底胶； 米用10 %稀盐酸溶液进行清洗，以去除氧化物。4. 根据权利要求1所述的减小氮化镓高电子迀移率晶体管欧姆接触电阻率的方法，其 特征在于，所述高温快速热退火工艺在氮气气氛下进行。5. 根据权利要求1所述的减小氮化镓高电子迀移率晶体管欧姆接触电阻率的方法，其 特征在于，所述向所述源极区域和漏极区域中的晶圆表面溅射氩离子的步骤具体为： 采用溅射机向所述源极区域和漏极区域中的晶圆表面溅射氩离子，所述溅射机的真空 度在10-5Pa以下，射频功率为200~300W，溅射时间为5~lOmin。6. 根据权利要求1所述的减小氮化镓高电子迀移率晶体管欧姆接触电阻率的方法，其 特征在于，所述溅射的金属为Ti/Al/X/Au四层金属体系，其中X代表阻挡层金属，所述阻挡 层金属为Ti、Pt、Ni或Mo。
【文档编号】H01L21/335GK106067421SQ201610659008
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年8月11日
【发明人】孔欣
【申请人】成都海威华芯科技有限公司