CN104269469A - 一种降低宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体技术领域,特别是一种基于离子注入/激光退火降低宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法。本发明主要包括在GaN(氮化镓)衬底材料上面PECVD30~100nmSi3N4;注入1015~1016cm-2的28Si离子;用激光对GaN材料进行退火;电子束蒸发或者磁控溅射多层金属Ti/Al/X/Au。利用本发明,可以有效的降低GaN器件的源漏欧姆接触电阻,保持欧姆接触金属形貌,降低器件热噪声,防止高温热退火带来的材料性能恶化以及器件的可靠性问题。本发明可以和传统的Si工艺以及LED工艺相兼容,对GaN器件的大规模产业化具有重要意义。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种基于离子注入和激光退火降低宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法。
背景技术
GaN是第三代半导体材料的代表,具有高电子迁移率,高击穿电压,和耐高温等优点,在新一代移动通信,雷达技术和电力电子领域有着广阔的应用前景。但是,GaN材料还有一些问题没有解决。最主要的一个难题就是GaN的欧姆接触制备。由于GaN材料功函数过小以及材料本身存在极强的自发极化和压电极化,导致器件的欧姆接触电阻过大,对跨导、微波噪声、饱和电流以及可靠性影响极大。性能优良的欧姆接触需要具备接触电阻小、表面形貌好、轮廓清晰和可靠稳定等特点。为了降低GaN的欧姆接触电阻,世界上的研究者提出了一些方法:(1)在欧姆接触区蒸发Ti/Al/Ni/Au或Ti/Al/Mo/Au等多层金属,在850℃环境中快速热退火30s形成合金;(2)向欧姆接触区中注入28Si离子,在高温中激活杂质;(3)向欧姆接触区中注入28Si离子,用AlN或SiN做保护层,在100个大气压、1500℃的N2环境中快速热退火;(4)用MOCVD生长AlGaN/GaN全结构,并将欧姆接触区刻蚀掉,然后用MBE在欧姆区再生长高掺杂的GaN。对于大规模生产来讲,前人发明的方法并不能满足生产的要求。快速热退火虽然能形成低阻合金,但是合金的表面形貌很差,这直接制约了GaN特征尺寸的进一步缩小。MBE再生长高掺杂GaN技术虽能规避热退火带来的问题,但是效率很低。此外,1500℃的高温虽能激活离子并修复注入损伤,但是GaN会剧烈分解,导致电子迁移率急剧下降,器件栅漏电急剧增加。
发明内容
本发明专利的目的在于克服上述已有技术的缺点,提出一种制备GaN欧姆接触的简便且有效的方法,以降低GaN器件的源漏欧姆接触电阻,保持源漏电极金属形貌,降低器件热噪声,防止高温热退火带来的材料性能恶化以及器件的可靠性问题。
为了实现上述目的,本发明提出一种基于离子注入/激光退火降低宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法,其特征在于所述器件为GaN材料,该材料由下至上依次包括衬底、缓冲层、AlN(氮化铝)***层和势垒层,该方法包括以下步骤:
步骤一,沉积Si3N4
采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)在GaN材料上沉积一层Si3N4注入牺牲层,腔体压强为600mT,温度为250℃,功率为22W,沉积时间为6min,沉积Si3N4所需气体流量分别为:SiH4流量为4sccm,N2流量为196sccm,NH3流量为2sccm,He流量为200sccm。
步骤二,涂覆光刻胶,并光刻显影去除非注入区光刻胶
在步骤一所沉积的Si3N4层上涂覆光刻胶,光刻胶为负胶AZ5214E,涂覆厚度约为1μm,前烘90s,温度100℃。用EPD1000显影,时间90s,显影可去除非离子注入区的光刻胶。
步骤三,沉积Ni金属
采用电子束蒸发仪器VPC-1100在步骤二的掩膜图形上表面沉积200nm Ni金属,蒸发腔体内真空度≤2.0×10-6Torr,Ni的蒸发速率是0.1nm/s。
步骤四,掩膜金属Ni剥离
将沉积完Ni金属的衬底放入丙酮中浸泡30~40min,紧接着再超声3min,然后用无水乙醇超声2min,最后用超纯水冲洗并用N2吹干,以实现离子注入区域的Ni金属剥离,非离子注入区的Ni金属未被剥离以实现注入阻挡,同时衬底上面的光刻胶全部被被剥离掉。
步骤五,注入28Si离子
采用LC-4型离子注入机,对势垒层和缓冲层进行28Si离子注入。
步骤六,对离子注入后的GaN衬底进行激光退火
采用KrF激光器或ArF准分子激光器对离子注入后的GaN衬底进行激光退火以便激活28Si。
步骤七,腐蚀掉Ni金属掩膜
用20%稀硫酸腐蚀掉衬底上的全部Ni金属掩膜,时间为30min。
步骤八,腐蚀Si3N4层
用2%氢氟酸腐蚀掉衬底上面全部的Si3N4牺牲层,时间为60s。
步骤九,在GaN材料上涂覆光刻胶,并光刻显影去除离子注入区光刻胶
先在GaN材料上涂覆0.35μm的光刻胶PMGISF6,前烘5min,温度200℃,然后再涂覆0.77μm的光刻胶EPI621,前烘1min,温度90℃。曝光时间为90s,显影液为EPD1000,显影时间为90s。显影之后,离子注入区的光刻胶被去除。
步骤十,在GaN材料上电子束蒸发四层金属Ti/Al/X/Au
采用电子束蒸发仪器VPC-1100在显影后的GaN材料上蒸发四层金属Ti/Al/X/Au,离子注入区的金属Ti/Al/X/Au直接和GaN材料接触形成欧姆接触,蒸发腔体内真空度≤2.0×10-6Torr,蒸发速率为0.1nm/s。
步骤十一,欧姆接触金属Ti/Al/X/Au剥离
将沉积完欧姆接触金属Ti/Al/X/Au的衬底放入丙酮中浸泡30~40min,紧接着再超声3min,然后用无水乙醇超声2min,最后用超纯水冲洗,非离子注入区上方的金属Ti/Al/X/Au被剥离掉,离子注入区上方的金属未被剥离,并和衬底直接接触形成欧姆接触。
其特征在于所述衬底层为SiC衬底、蓝宝石衬底、Si衬底、AlN衬底或同质外延的GaN衬底,缓冲层为GaN缓冲层、掺铁的GaN缓冲层、AlGaN(铝镓氮)缓冲层或GaN和AlGaN混合的缓冲层,***层为AlN,势垒层为AlGaN、AlN、InAlN(铟铝氮)或InAlGaN(铟铝镓氮)四元合金势垒层。
其特征在于步骤一中所述Si3N4的厚度为30~100nm。
步骤五中所述的注入离子为28Si,注入剂量为1015~1016cm-2,注入角度为7°,注入能量为10~150keV,衬底温度为200~600℃。
步骤六中激光器为波长248nm的KrF激光器或波长为193nm的ArF准分子激光器,激光脉冲宽度为20~100ns,能量密度为100~1500mJ/cm2。
步骤十中欧姆接触金属Ti/Al/X/Au中的阻挡层X可以是Ti、Ni、Ir、Pt或Mo,四层金属厚度依次为20nm/120nm/45nm/55nm。
有益效果:
1、方法简单,工艺兼容:
本发明所采用的离子注入和激光退火工艺能够和大规模集成电路制造工艺以及LED(light-emitting diode)制造工艺相兼容。离子注入技术是传统集成电路制造最重要和最常见的技术之一,能够非常便捷有效的应用于GaN器件的大规模制备中。LED制造工艺中的激光剥离所用的KrF激光器能够满足激光退火的要求,而且LED本身就是一种GaN器件,所以本发明所提出的激光退火工艺完全可以和现有的GaN器件制备工艺相兼容。
2、避免器件其他性能退化,提高器件可靠性:
本发明所采用的离子注入和激光退火技术不需要用高温高压来修复注入损伤,激活注入杂质。该技术可以有效的避免由欧姆接触金属毛刺造成的短路以及其他可靠性问题。激光退火既可以有效的激活注入区域的杂质,修复注入损伤,又可以避免对沟道区的破坏,防止由于高温造成的GaN材料的分解,从而有效的抑制了器件栅漏电恶化,保持了载流子的高迁移率。
3、GaN器件具有高电流密度
本发明对AlGaN势垒层和GaN缓冲层中注入了大量28Si离子,激光退火可以有效激活注入的28Si离子并使其释放大量电子,从而有效的提高GaN器件的电流密度,对于大功率器件的制备具有极为重要的价值。
4、GaN器件具有高击穿电压
传统的GaN器件的欧姆接触需要在850℃高温退火的条件下获得,在此温度下,器件的源漏金属电极穿刺进入AlGaN势垒层直接和二维电子气(2DEG)接触从而实现低接触电阻。穿刺金属周边的电场强度过大也造成了GaN器件的击穿电压的急剧恶化。本发明不需要高温退火即可实现低阻欧姆接触,有效的保持了器件的高击穿电压。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1是是本发明实施方式的工艺流程图。
图2是生长30nmSi3N4后的结果。
图3是涂覆负光刻胶并光刻显影去除非注入区光刻胶后的结果。
图4是蒸发注入掩膜层Ni金属后的结果。
图5是金属剥离后的示意图。
图6是离子注入后的示意图。
图7是激光退火装置示意图。
图8是涂覆正光刻胶并光刻显影去除离子注入区光刻胶后的结果。
图9是蒸发源漏欧姆接触金属Ti/Al/Ni/Au后的结果。
图10是金属剥离后的结果。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。
实施例1
步骤一,沉积Si3N4
对GaN材料进行清洗。丙酮超声3min,再用无水乙醇超声2min,然后用去离子水冲洗2min,最后用N2吹干GaN材料;
采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)在GaN材料上沉积一层Si3N4注入牺牲层,腔体压强为600mT,温度为250℃,功率为22W,沉积时间为6min,沉积Si3N4所需气体流量分别为:SiH4流量为4sccm,N2流量为196sccm,NH3流量为2sccm,He流量为200sccm,所沉积Si3N4的厚度为30nm。
步骤二,涂覆光刻胶,并光刻显影去除非注入区光刻胶
在步骤一所沉积的Si3N4层上涂覆光刻胶,光刻胶为负胶AZ5214E,涂覆厚度约为1μm,前烘90s,温度100℃。用EPD1000显影,时间90s,显影可去除非离子注入区的光刻胶,并保留离子注入区的光刻胶以便在步骤四中做金属剥离。
步骤三,沉积Ni金属
采用DQ-500等离子去胶机去除步骤二中非注入区未显影干净的光刻胶薄层,以便提高后续金属剥离的成品率。去胶机功率200W,刻蚀气体O2流量为3L/min,去胶时间为25s。
采用电子束蒸发仪器VPC-1100在步骤二的掩膜图形上表面沉积200nm Ni金属,蒸发腔体内真空度≤2.0×10-6Torr,Ni的蒸发速率是0.1nm/s。
步骤四,掩膜金属Ni剥离
将沉积完Ni金属的衬底放入丙酮中浸泡30~40min,紧接着再超声3min,然后用无水乙醇超声2min,最后用超纯水冲洗,以实现离子注入区域的Ni金属剥离,留下非注入区域的Ni金属最为28Si离子注入的掩膜层。
步骤五,注入28Si离子
采用LC-4型离子注入机,对AlGaN势垒层和GaN缓冲层进行28Si离子注入,注入剂量为1015cm-2,注入角度为7°,注入能量为10keV,衬底温度为200℃。
步骤六,对离子注入后的GaN衬底进行激光退火
采用波长为248nm的KrF激光器对离子注入后的GaN衬底进行激光退火以便激活28Si。激光脉冲宽度为20ns,能量密度为100mJ/cm2。
步骤七,腐蚀掉Ni金属掩膜
用20%稀硫酸腐蚀掉衬底上的全部Ni金属掩膜,时间为30min。
步骤八,腐蚀Si3N4层
用2%氢氟酸腐蚀掉衬底上面全部的Si3N4牺牲层,时间为60s。
步骤九,在GaN材料上涂覆光刻胶,并光刻显影去除离子注入区光刻胶。
对GaN材料进行清洗。丙酮超声3min,再用无水乙醇超声2min,然后用去离子水冲洗2min,最后用N2吹干GaN材料;
先在GaN材料上涂覆0.35μm的光刻胶PMGISF6,前烘5min,温度200℃,然后再涂覆0.77μm的正光刻胶EPI621,前烘1min,温度90℃。曝光时间为90s,显影液为EPD1000,显影时间为90s。显影之后,离子注入区光刻胶被去除。
步骤十,在GaN材料上电子束蒸发四层金属Ti/Al/Ni/Au。
采用DQ-500等离子去胶机去除步骤九中注入区未显影干净的光刻胶薄层,以便提高后续金属剥离的成品率。去胶机功率200W,刻蚀气体O2流量为3L/min,去胶时间为25s。
采用电子束蒸发仪器VPC-1100在显影后的GaN材料上蒸发四层金属Ti/Al/Ni/Au,离子注入区上方的金属Ti/Al/Ni/Au直接和GaN材料接触形成欧姆接触,四层金属厚度依次为20nm/120nm/45nm/55nm,蒸发腔体内真空度≤2.0×10-6Torr,蒸发速率为0.1nm/s。
步骤十一,欧姆接触金属Ti/Al/Ni/Au剥离
将沉积完欧姆接触金属Ti/Al/Ni/Au的衬底放入丙酮中浸泡30~40min,紧接着再超声3min,然后用无水乙醇超声2min,最后用超纯水冲洗,非离子注入区上方的金属Ti/Al/Ni/Au被剥离掉,离子注入区上方的金属未被剥离,并和衬底直接接触形成源漏欧姆接触。
实施例2
步骤一,沉积Si3N4
对GaN材料进行清洗。丙酮超声3min,再用无水乙醇超声2min,然后用去离子水冲洗2min,最后用N2吹干GaN材料;
采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)在GaN材料上沉积一层Si3N4注入牺牲层,腔体压强为600mT,温度为250℃,功率为22W,沉积时间为6min,沉积Si3N4所需气体流量分别为:SiH4流量为4sccm,N2流量为196sccm,NH3流量为2sccm,He流量为200sccm,所沉积Si3N4的厚度为65nm。
步骤二,涂覆光刻胶,并光刻显影去除非注入区光刻胶
在步骤一所沉积的Si3N4层上涂覆光刻胶,光刻胶为负胶AZ5214E,涂覆厚度约为1μm,前烘90s,温度100℃。用EPD1000显影,时间90s,显影可去除非离子注入区的光刻胶,并保留离子注入区的光刻胶以便在步骤四中做金属剥离。
步骤三,沉积Ni金属
采用DQ-500等离子去胶机去除步骤二中非注入区未显影干净的光刻胶薄层,以便提高后续金属剥离的成品率。去胶机功率200W,刻蚀气体O2流量为3L/min,去胶时间为25s。
采用电子束蒸发仪器VPC-1100在步骤二的掩膜图形上表面沉积200nm Ni金属,蒸发腔体内真空度≤2.0×10-6Torr,Ni的蒸发速率是0.1nm/s。
步骤四,掩膜金属Ni剥离
将沉积完Ni金属的衬底放入丙酮中浸泡30~40min,紧接着再超声3min,然后用无水乙醇超声2min,最后用超纯水冲洗,以实现离子注入区域的Ni金属剥离,留下非注入区域的Ni金属最为28Si离子注入的掩膜层。
步骤五,注入28Si离子
采用LC-4型离子注入机,对AlGaN势垒层和GaN缓冲层进行28Si离子注入,注入剂量为5×1015cm-2,注入角度为7°,注入能量为80keV,衬底温度为400℃。
步骤六,对离子注入后的GaN衬底进行激光退火
采用波长为193nm的ArF激光器对离子注入后的GaN衬底进行激光退火以便激活28Si。激光脉冲宽度为60ns,能量密度为800mJ/cm2。
步骤七,腐蚀掉Ni金属掩膜
用20%稀硫酸腐蚀掉衬底上的全部Ni金属掩膜,时间为30min。
步骤八,腐蚀Si3N4层
用2%氢氟酸腐蚀掉衬底上面全部的Si3N4牺牲层,时间为60s。
步骤九,在GaN材料上涂覆光刻胶,并光刻显影去除离子注入区光刻胶。
对GaN材料进行清洗。丙酮超声3min,再用无水乙醇超声2min,然后用去离子水冲洗2min,最后用N2吹干GaN材料;
先在GaN材料上涂覆0.35μm的光刻胶PMGISF6,前烘5min,温度200℃,然后再涂覆0.77μm的正光刻胶EPI621,前烘1min,温度90℃。曝光时间为90s,显影液为EPD1000,显影时间为90s。显影之后,离子注入区的光刻胶被去除。
步骤十,在GaN材料上电子束蒸发四层金属Ti/Al/Mo/Au。
采用DQ-500等离子去胶机去除步骤九中注入区未显影干净的光刻胶薄层,以便提高后续金属剥离的成品率。去胶机功率200W,刻蚀气体O2流量为3L/min,去胶时间为25s。
采用电子束蒸发仪器VPC-1100在显影后的GaN材料上蒸发四层金属Ti/Al/Mo/Au,离子注入区上方的金属Ti/Al/Mo/Au直接和GaN材料接触形成欧姆接触,四层金属厚度依次为20nm/120nm/45nm/55nm,蒸发腔体内真空度≤2.0×10-6Torr,蒸发速率为0.1nm/s。
步骤十一,欧姆接触金属Ti/Al/Mo/Au剥离
将沉积完欧姆接触金属Ti/Al/Mo/Au的衬底放入丙酮中浸泡30~40min,紧接着再超声3min,然后用无水乙醇超声2min,最后用超纯水冲洗,非离子注入区上方的金属Ti/Al/Mo/Au被剥离掉,离子注入区上方的金属未被剥离,并和衬底直接接触形成源漏欧姆接触。
实施例3
步骤一,沉积Si3N4
对GaN材料进行清洗。丙酮超声3min,再用无水乙醇超声2min,然后用去离子水冲洗2min,最后用N2吹干GaN材料;
采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)在GaN材料上沉积一层Si3N4注入牺牲层,腔体压强为600mT,温度为250℃,功率为22W,沉积时间为6min,沉积Si3N4所需气体流量分别为:SiH4流量为4sccm,N2流量为196sccm,NH3流量为2sccm,He流量为200sccm,所沉积Si3N4的厚度为100nm。
步骤二,涂覆光刻胶,并光刻显影去除非注入区光刻胶
在步骤一所沉积的Si3N4层上涂覆光刻胶,光刻胶为负胶AZ5214E,涂覆厚度约为1μm,前烘90s,温度100℃。用EPD1000显影,时间90s,显影可去除非离子注入区的光刻胶,并保留离子注入区的光刻胶以便在步骤四中做金属剥离。
步骤三,沉积Ni金属
采用DQ-500等离子去胶机去除步骤二中非注入区未显影干净的光刻胶薄层,以便提高后续金属剥离的成品率。去胶机功率200W,刻蚀气体O2流量为3L/min,去胶时间为25s。
采用电子束蒸发仪器VPC-1100在步骤二的掩膜图形上表面沉积200nm Ni金属,蒸发腔体内真空度≤2.0×10-6Torr,Ni的蒸发速率是0.1nm/s。
步骤四,掩膜金属Ni剥离
将沉积完Ni金属的衬底放入丙酮中浸泡30~40min,紧接着再超声3min,然后用无水乙醇超声2min,最后用超纯水冲洗,以实现离子注入区域的Ni金属剥离,留下非注入区域的Ni金属最为28Si离子注入的掩膜层。
步骤五,注入28Si离子用LC-4型离子注入机,对AlGaN势垒层和GaN缓冲层进行28Si离子注入,注入剂量为1016cm-2,注入角度为7°,注入能量为150keV,衬底温度为600℃。
步骤六,对离子注入后的GaN衬底进行激光退火
采用波长为193nm的ArF激光器对离子注入后的GaN衬底进行激光退火以便激活28Si。激光脉冲宽度为100ns,能量密度为1500mJ/cm2。
步骤七,腐蚀掉Ni金属掩膜
用20%稀硫酸腐蚀掉衬底上的全部Ni金属掩膜,时间为30min。
步骤八,腐蚀Si3N4层
用2%氢氟酸腐蚀掉衬底上面全部的Si3N4牺牲层,时间为60s。
步骤九,在GaN材料上涂覆光刻胶,并光刻显影去除离子注入区光刻胶。
对GaN材料进行清洗。丙酮超声3min,再用无水乙醇超声2min,然后用去离子水冲洗2min,最后用N2吹干GaN材料;
先在GaN材料上涂覆0.35μm的光刻胶PMGISF6,前烘5min,温度200℃,然后再涂覆0.77μm的正光刻胶EPI621,前烘1min,温度90℃。曝光时间为90s,显影液为EPD1000,显影时间为90s。显影之后,离子注入区的光刻胶被去除。
步骤十,在GaN材料上电子束蒸发四层金属Ti/Al/Ti/Au。
采用DQ-500等离子去胶机去除步骤九中注入区未显影干净的光刻胶薄层,以便提高后续金属剥离的成品率。去胶机功率200W,刻蚀气体O2流量为3L/min,去胶时间为25s。
采用电子束蒸发仪器VPC-1100在显影后的GaN材料上蒸发四层金属Ti/Al/Ti/Au,离子注入区上方的金属Ti/Al/Ti/Au直接和GaN材料接触形成欧姆接触,四层金属厚度依次为20nm/120nm/45nm/55nm,蒸发腔体内真空度≤2.0×10-6Torr,蒸发速率为0.1nm/s。
步骤十一,欧姆接触金属Ti/Al/Ti/Au剥离
将沉积完欧姆接触金属Ti/Al/Ti/Au的衬底放入丙酮中浸泡30~40min,紧接着再超声3min,然后用无水乙醇超声2min,最后用超纯水冲洗,非离子注入区上方的金属Ti/Al/Ti/Au被剥离掉,离子注入区上方的金属未被剥离,并和衬底直接接触形成源漏欧姆接触。
应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (6)
1.一种基于离子注入/激光退火降低宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法,其特征在于所述器件为GaN材料,该材料由下至上依次包括衬底、缓冲层、AlN(氮化铝)***层和势垒层,该方法包括以下步骤:
步骤一,沉积Si3N4
采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)在GaN材料上沉积一层Si3N4注入牺牲层,腔体压强为600mT,温度为250℃,功率为22W,沉积时间为6min,沉积Si3N4所需气体流量分别为:SiH4流量为4sccm,N2流量为196sccm,NH3流量为2sccm,He流量为200sccm;
步骤二,涂覆光刻胶,并光刻显影去除非注入区光刻胶
在步骤一所沉积的Si3N4层上涂覆光刻胶,光刻胶为负胶AZ5214E,涂覆厚度约为1μm,前烘90s,温度100℃,用EPD1000显影,时间90s,显影可去除非离子注入区的光刻胶;
步骤三,沉积Ni金属
采用电子束蒸发仪器VPC-1100在步骤二的掩膜图形上表面沉积200nmNi金属,蒸发腔体内真空度≤2.0×10-6Torr,Ni的蒸发速率是0.1nm/s;
步骤四,掩膜金属Ni剥离
将沉积完Ni金属的衬底放入丙酮中浸泡30~40min,紧接着再超声3min,然后用无水乙醇超声2min,最后用超纯水冲洗并用N2吹干,以实现离子注入区域的Ni金属剥离,非离子注入区的Ni金属未被剥离以实现注入阻挡,同时衬底上面的光刻胶全部被被剥离掉;
步骤五,注入28Si离子
采用LC-4型离子注入机,对势垒层和缓冲层进行28Si离子注入;
步骤六,对离子注入后的GaN衬底进行激光退火
采用KrF激光器或ArF准分子激光器对离子注入后的GaN衬底进行激光退火以便激活28Si;
步骤七,腐蚀掉Ni金属掩膜
用20%稀硫酸腐蚀掉衬底上的全部Ni金属掩膜,时间为30min;
步骤八,腐蚀Si3N4层
用2%氢氟酸腐蚀掉衬底上面全部的Si3N4牺牲层,时间为60s;
步骤九,在GaN材料上涂覆光刻胶,并光刻显影去除离子注入区光刻胶
先在GaN材料上涂覆0.35μm的光刻胶PMGISF6,前烘5min,温度200℃,然后再涂覆0.77μm的光刻胶EPI621,前烘1min,温度90℃,曝光时间为90s,显影液为EPD1000,显影时间为90s,显影之后,离子注入区的光刻胶被去除;
步骤十,在GaN材料上电子束蒸发四层金属Ti/Al/X/Au
采用电子束蒸发仪器VPC-1100在显影后的GaN材料上蒸发四层金属Ti/Al/X/Au,离子注入区的金属Ti/Al/X/Au直接和GaN材料接触形成欧姆接触,蒸发腔体内真空度≤2.0×10-6Torr,蒸发速率为0.1nm/s;
步骤十一,欧姆接触金属Ti/Al/X/Au剥离
将沉积完欧姆接触金属Ti/Al/X/Au的衬底放入丙酮中浸泡30~40min,紧接着再超声3min,然后用无水乙醇超声2min,最后用超纯水冲洗,非离子注入区上方的金属Ti/Al/X/Au被剥离掉,离子注入区上方的金属未被剥离,并和衬底直接接触形成欧姆接触。
2.如权利要求1所述的一种基于离子注入/激光退火降低宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法,其特征在于所述衬底层为SiC衬底、蓝宝石衬底、Si衬底、AlN衬底或同质外延的GaN衬底,缓冲层为GaN缓冲层、掺铁的GaN缓冲层、AlGaN(铝镓氮)缓冲层或GaN和AlGaN混合的缓冲层,***层为AlN,势垒层为AlGaN、AlN、InAlN(铟铝氮)或InAlGaN(铟铝镓氮)四元合金势垒层。
3.如权利要求1所述的一种基于离子注入/激光退火降低宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法,其特征在于步骤一中所述Si3N4的厚度为30~100nm。
4.如权利要求1所述的一种基于离子注入/激光退火降低宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法,其特征在于步骤五中所述的注入离子为28Si,注入剂量为1015~1016cm-2,注入角度为7°,注入能量为10~150keV,衬底温度为200~600℃。
5.如权利要求1所述的一种基于离子注入/激光退火降低宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法,其特征在于步骤六中激光器为波长248nm的KrF激光器或波长为193nm的ArF准分子激光器,激光脉冲宽度为20~100ns,能量密度为100~1500mJ/cm2。
6.如权利要求1所述的一种基于离子注入/激光退火降低宽禁带半导体器件欧姆接触电阻的方法,其特征在于步骤十中欧姆接触金属Ti/Al/X/Au中的阻挡层X可以是Ti、Ni、Ir、Pt或Mo,四层金属厚度依次为20nm/120nm/45nm/55nm。
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