大功率半导体器件的制作方法与流程

本发明涉及半导体元器件技术，尤其涉及一种大功率半导体器件的制作方法。

背景技术：

gan(氮化镓)是第三代宽禁带半导体材料，由于其具有大禁带宽度、高电子饱和速率、高击穿电场，较高热导率，耐腐蚀和抗辐射性能，在高压、高频、高温、大功率和抗辐照环境条件下具有较强的优势，被认为是研究短波光电子器件和高压高频率大功率器件的最佳材料。

gan基algan/gan(algan为氮化镓铝)高迁移率晶体管是大功率半导体器件中的研究热点，这是因为algan/gan抑制结处能形成高浓度、高迁移率的2deg(two-dimensionalelectrongas，二维电子气),同时异质结对2deg具有良好的调节作用。

研究发现，gan材料的带隙较宽和非掺杂本征材料的使用使得大功率半导体器件的欧姆接触电阻较高，从而导致器件工作时产生较多的热量，并且导致器件可靠性下降。

技术实现要素：

本发明提供一种大功率半导体器件的制作方法，解决了现有的大功率半导体器件的欧姆接触电阻较高的问题。

本发明实施例提供一种大功率半导体器件的制作方法，包括：

在半导体有源层上形成具有接触孔的介质层，所述接触孔暴露所述半导体有源层；

用碱性溶液对暴露的所述半导体有源层进行表面处理。

本发明提供的大功率半导体器件的制作方法中，由于在形成暴露半导体有源层的接触孔步骤后，使用碱性溶液对暴露的半导体有源层进行了表面处 理，使得使接触孔下方的半导体有源层表面产生更多的缺陷，并且会对原有的缺陷进行放大，在接触孔中形成欧姆电极金属层后，金属层中的金属粒子能够通过这些缺陷渗透到半导体有源层内部，接近半导体有源层内部形成的沟道区，从而达到降低欧姆接触电阻的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的大功率半导体器件的制作方法的流程图；

图2a～图2f为本发明实施例二提供的大功率半导体器件的制作方法中各步骤形成的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的大功率半导体器件的制作方法的流程图。如图1所示，该方法包括如下步骤。

步骤101、在半导体有源层上形成具有接触孔的介质层，该接触孔暴露半导体有源层。

在大功率半导体器件中，半导体有源层可以包括自下而上依次形成的衬底、gan层和algan层，衬底可以包括但不限于sic、si或者蓝宝石。其中在衬底和gan层之间还可以形成一个成核层(图中未示出)，该成核层的材料一般为aln，gan层通常被称为缓冲层，该层还可以是algan与gan的复合层。algan层通常被称为势垒层，该层还可以是包括aln插入层的algan层， 也可以包括gan盖帽层。在gan层和algan层之间的界面处存在一个二维形态的薄电子层称之为二维电子气，该二维电子气表现出较高的电子迁移率特性，因此由该半导体有源层形成的半导体器件具备大功率的特性。半导体器件例如晶体管、二极管等均具有欧姆接触电极，其通过穿透介质层的接触孔与半导体有源层欧姆接触。

步骤102、用碱性溶液对暴露的半导体有源层进行表面处理。

碱性溶液与暴露的algan层接触，发生化学反应，在algan层表面上形成一些腐蚀的小坑或小孔，这些小坑或小孔构成缺陷。

对半导体有源层进行表面处理具体可以是采用碱性溶液对半导体有源层的表面进行湿法清洗，尤其是对接触孔进行湿法清洗。

本实施例提供的大功率半导体器件的制作方法中，由于在形成暴露半导体有源层的接触孔步骤后，使用碱性溶液对暴露的半导体有源层进行了表面处理，使得使接触孔下方的半导体有源层表面产生更多的缺陷，并且会对原有的缺陷进行放大，在接触孔中形成欧姆电极金属层后，金属层中的金属粒子能够通过这些缺陷渗透到半导体有源层内部，接近半导体有源层内部形成的沟道区，从而达到降低欧姆接触电阻的目的。

实施例二

图2a～图2f为本发明实施例二提供的大功率半导体器件的制作方法中各步骤形成的结构示意图。如图2a～图2f所示，该方法包括如下步骤。

步骤201、形成半导体有源层21。

该步骤如图2a所示。该半导体有源层可包括自下而上依次形成的衬底211、gan层212和algan层213。

步骤202、在半导体有源层21上形成si3n4钝化层221。

该步骤如图2b所示。

步骤203、在si3n4钝化层221上形成peteos氧化层222。

该步骤如图2c所示。自下而上依次形成的si3n4层221和peteos(plasma-enhancedtetraethy-lortho-silicate，四乙氧基硅烷的等离子增强沉积)层222构成介质层22，可以保证多个即将形成的欧姆接触电极之间可靠的电绝缘。

步骤204、利用光刻工艺对介质层22进行刻蚀，在介质层22上形成暴露半导体有源层21的接触孔23。

该步骤如图2d所示。其中的光刻工艺为现有技术，包括光刻胶涂覆、曝光、显影、刻蚀、除胶等步骤，在此不再赘述。其中的刻蚀步骤优选采用干法刻蚀。如上所述，介质层22可以包括si3n4钝化层221和peteos氧化层222，刻蚀形成接触孔23时，会依次对si3n4钝化层221和peteos氧化层222进行刻蚀。

步骤205、用氢氟酸、第一清洗液及第二清洗液对暴露的表面进行清洗；第一清洗液包括氨水和双氧水，第二清洗液包括盐酸和双氧水。

具体地，用氢氟酸对暴露的表面进行清洗的目的是去除暴露的si材料表面的自然氧化膜，而附着在自然氧化膜上的金属也被溶解到氢氟酸中，同时氢氟酸抑制了氧化膜的形成，此过程产生氟化氢和废氢氟酸。包括氨水和双氧水的第一清洗液通常被称为sc1清洗液，它用来去除si材料表面的颗粒。包括盐酸和双氧水的第二清洗液通常被称为sc2清洗液，它用来去除暴露表面的杂质粒子。

步骤206、用碱性溶液对暴露的半导体有源层进行表面处理。

具体地，碱性溶液与暴露的algan层接触，发生化学反应，在algan层表面上形成一些腐蚀的小坑或小孔，这些小坑或小孔构成缺陷。在接触孔中形成欧姆电极金属层后，金属层中的金属粒子能够通过这些缺陷渗透到半导体有源层内部，接近半导体有源层内部形成的沟道区，从而达到降低欧姆接触电阻的目的。

其中，碱性溶液可以是koh(氢氧化钾)或者氨水，或者是本领域技术人员所知的其它碱性溶液，碱性溶液的质量百分比浓度优选为15％～25％，例如为20％。另外，使用该碱性溶液对暴露的半导体有源层进行表面处理的时间优选为1～5分钟，并且处理温度优选为室温。实验证明，在这些条件都满足的情况下，表面处理的效果最好，且能最大程度地降低欧姆接触电极的欧姆接触电阻。

步骤207、在介质层22上形成欧姆电极金属层24。

该步骤如图2e所示。可采用现有的磁控溅射镀膜工艺。该欧姆电极金属层24可以是ti、al、ti、au的复合层，采用磁控溅射镀膜工艺形成该层时， 依次在介质层22上溅射ti层、al层、ti层和au层。

步骤208、在840℃的条件下，在n2氛围内对所述欧姆电极金属层24退火30秒。

退火操作的目的是使欧姆电极金属层的各层之间形成合金，从而使该欧姆电极金属层的导电性能进一步提升。

步骤209、利用光刻工艺对欧姆电极金属层24进行刻蚀，形成欧姆接触电极25。

该步骤如图2f所示。

本实施例提供的大功率半导体器件的制作方法中，由于在形成暴露半导体有源层的接触孔步骤后，使用碱性溶液对暴露的半导体有源层进行了表面处理，使得使接触孔下方的半导体有源层表面产生更多的缺陷，并且会对原有的缺陷进行放大，在接触孔中形成欧姆电极金属层后，金属层中的金属粒子能够通过这些缺陷渗透到半导体有源层内部，接近半导体有源层内部形成的沟道区，从而达到降低欧姆接触电阻的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。