本發(fā)明涉及的是一種鋁鎵氮/氮化鎵高電子遷移率晶體管的歐姆接觸制作方法，是一種新的源漏歐姆接觸制作方法。屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
基于鋁鎵氮/氮化鎵異質(zhì)外延結(jié)構(gòu)的高電子遷移率晶體管，在高頻、高功率微波通信、雷達(dá)探測(cè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。鋁鎵氮（AlGaN）/氮化鎵（GaN）高電子遷移率晶體管（HEMT）中源漏金屬電極與半導(dǎo)體材料的接觸電阻直接影響到輸出功率、功率附加效率和頻率特性等性能，如何降低接觸電阻是制備高性能AlGaN/GaNHEMT器件時(shí)必須考慮的重要因素。大部分歐姆接觸采用以Ti/Al為基礎(chǔ)的多層金屬結(jié)構(gòu)，目前見(jiàn)諸報(bào)道的金屬結(jié)構(gòu)有Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pt/Au等多種形式，通過(guò)蒸發(fā)或者濺射的方式在半導(dǎo)體表面淀積金屬層，然后在800℃以上的高溫下快速退火，從而形成歐姆接觸。以Ti/Al為基礎(chǔ)的多層金屬結(jié)構(gòu)，Ti的作用是分解AlGaN表面的氧化物，并且與AlGaN中的N反應(yīng)導(dǎo)致勢(shì)壘層出現(xiàn)N空位，使得電極下方的AlGaN層變成重?fù)诫s區(qū)域，大大降低耗盡層厚度，電子容易通過(guò)隧穿進(jìn)入溝道層，從而形成歐姆接觸；Al的作用是可以與Ti反應(yīng)形成Al3Ti，既能阻止Ti進(jìn)一步氧化，也能防止上層的Ni和Au等金屬往下擴(kuò)散與半導(dǎo)體形成肖特基接觸；Ni和Pt的作用是阻止上層的Au往下擴(kuò)散，Au與Al反應(yīng)會(huì)生成一層被稱作“紫斑”的具有很高電阻值的合金；Au的作用是為了降低金屬電極本身的電阻。采用上述方法形成的歐姆接觸結(jié)構(gòu)，接觸電阻可以達(dá)到0.4Ωmm左右甚至更低，但是經(jīng)過(guò)800℃以上的高溫合金之后，金屬存在表面粗糙度大、金屬邊緣有鋸齒狀突出等問(wèn)題，不利于后續(xù)工藝中的光刻對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)也容易引起擊穿。另外金屬Al比較活潑，容易被后續(xù)工藝中的化學(xué)物質(zhì)如顯影液等腐蝕。為避免這些缺點(diǎn)，需要降低合金溫度，同時(shí)最好采用不含Al的金屬體系來(lái)實(shí)現(xiàn)AlGaN/GaNHEMT器件的歐姆接觸。為了降低合金溫度，Yu等人（HaijiangYu，etal，IEEEELECTRONDEVICELETTERS,VOL.26,NO.5,MAY2005）采用Si離子注入的方法，對(duì)源漏區(qū)域進(jìn)行摻雜，形成重?fù)诫s區(qū)域，大大提高了電子隧穿幾率，在注入?yún)^(qū)域淀積Ti/Al/Ni/Au多層金屬后，金屬與半導(dǎo)體即形成了良好的歐姆接觸，且歐姆接觸電阻值與常規(guī)采用高溫合金工藝的樣品相當(dāng)；同樣采用Si離子注入的方法實(shí)現(xiàn)AlGaN/GaNHEMT器件歐姆接觸制作的還有Irokawa等人（Y.Irokawaetal.AppliedPhysicsLetters，Vol.86，p.192102-2,2005）和Nomoto等人（KazukiNomoto,etal.IEEEELECTRONDEVICELETTERS,VOL.28,NO.11,p.939,2007）的報(bào)道。無(wú)論是Yu等人還是Irokawa等人雖然都采用了Si離子注入的方法來(lái)降低AlGaN/GaNHEMT器件的歐姆接觸合金溫度甚至是不合金，但依然采用了基于Ti/Al的多層歐姆接觸金屬體系；另外他們所采用的外延材料的AlGaN層中的Al含量較低，在0.2～0.3之間。應(yīng)該來(lái)講提升AlGaN中的Al含量，可以提高AlGaN/GaNHEMT中溝道層的載流子濃度，進(jìn)而有助于提升器件的性能；但是AlGaN層中的Al含量越高，越難與金屬形成歐姆接觸，當(dāng)Al含量超過(guò)0.3時(shí)，接觸電阻顯著增大。因此有必要發(fā)明一種方法，使得AlGaN層中的Al含量升高時(shí)，結(jié)合Si離子注入的方法依然獲得與Al含量較低時(shí)相當(dāng)?shù)臍W姆接觸電阻值。本發(fā)明將提供的方法是采用ICP刻蝕的方法，將源漏區(qū)域的AlGaN層刻蝕掉，使金屬直接與GaN接觸，可以避免AlGaN層中Al含量對(duì)歐姆接觸電阻值的影響，結(jié)合Si離子注入，使得源漏金屬直接與重?fù)诫s的GaN層接觸，其優(yōu)點(diǎn)在于首先不需合金就可以實(shí)現(xiàn)歐姆接觸；另外歐姆接觸金屬可以是不基于Ti/Al的多層金屬結(jié)構(gòu)，因?yàn)門i本身就可以與GaN形成歐姆接觸，以金屬Ti或者其他功函數(shù)與GaN相接近的金屬為基礎(chǔ)，源漏金屬可以采用Ti/Pt/Au/Ti、Ti/Au、Ti/Ni/Au等不含Al的多種結(jié)構(gòu)。由于不需要經(jīng)過(guò)800℃以上的高溫合金，源漏金屬具有很好的平整度，有利于后續(xù)的介質(zhì)生長(zhǎng)和光刻對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)去除了化學(xué)性質(zhì)更為活潑的Al，避免了后續(xù)工藝過(guò)程中顯影液等化學(xué)物質(zhì)對(duì)歐姆接觸的破壞作用，可提升歐姆接觸的可靠性，該方法與傳統(tǒng)的歐姆接觸方法相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提出了一種鋁鎵氮化合物（AlGaN）/氮化鎵（GaN）高電子遷移率晶體管（HEMT）的源漏歐姆接觸制作方法，其目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺陷，采用ICP刻蝕的方法，將源漏區(qū)域的AlGaN層刻蝕掉，使金屬直接與GaN接觸，可以避免AlGaN層中Al含量對(duì)歐姆接觸電阻值的影響，結(jié)合Si離子注入，使得源漏金屬直接與重?fù)诫s的GaN層接觸，其優(yōu)點(diǎn)在于首先不需合金就可以實(shí)現(xiàn)歐姆接觸；另外歐姆接觸金屬可以是不基于Ti/Al的多層金屬結(jié)構(gòu)，因?yàn)門i本身就可以與GaN形成歐姆接觸，以金屬Ti或者其他功函數(shù)與GaN相接近的金屬為基礎(chǔ)，源漏金屬可以采用Ti/Pt/Au/Ti、Ti/Au、Ti/Ni/Au等不含Al的多種結(jié)構(gòu)。由于不需要經(jīng)過(guò)800℃以上的高溫合金，源漏金屬具有很好的平整度，有利于后續(xù)的介質(zhì)生長(zhǎng)和光刻對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)去除了化學(xué)性質(zhì)更為活潑的Al，避免了后續(xù)工藝過(guò)程中顯影液等化學(xué)物質(zhì)對(duì)歐姆接觸的破壞作用，可提升歐姆接觸的可靠性，該方法與傳統(tǒng)的歐姆接觸方法相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案：AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管中的源漏歐姆接觸方法，包括如下工藝步驟：1）在指定區(qū)域注入摻雜離子，并且在高溫下退火激活這些離子；注入?yún)^(qū)域的定義即是器件設(shè)計(jì)中的源漏區(qū)域；采用光刻的方法定義注入?yún)^(qū)域的圖形，淀積金屬掩膜并剝離，將需要注入的地方暴露出來(lái)，其他地方被金屬掩膜保護(hù)??；注入時(shí)采用金屬作為掩膜定義注入?yún)^(qū)域，注入離子采用Si離子；2）將注入?yún)^(qū)部分地方的AlGaN勢(shì)壘層刻蝕掉，然后在AlGaN被刻蝕掉的地方淀積金屬直接與GaN層接觸。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明所提供的金歐姆接觸方法，源漏電極金屬不通過(guò)合金即可與半導(dǎo)體形成歐姆接觸，金屬形貌更加平整、邊緣更整齊，有利于后續(xù)的介質(zhì)生長(zhǎng)和光刻對(duì)準(zhǔn)。源漏電極摒棄了常用基于金屬Al的多層金屬，避免了工藝過(guò)程中由于Al化學(xué)性質(zhì)活潑所導(dǎo)致的歐姆接觸被破壞的可能，保證了工藝的穩(wěn)定性和歐姆接觸的可靠性。附圖說(shuō)明圖1是采用離子注入和源漏刻蝕技術(shù)的AlGaN/GaNHEMT結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是AlGaN/GaN異質(zhì)外延結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是生長(zhǎng)SiN介質(zhì)作為保護(hù)層示意圖。圖4是涂光刻膠并甩膠示意圖。圖5是光刻定義掩膜圖形示意圖。圖6是淀積金屬掩膜示意圖。圖7是淀積金屬并剝離形成掩膜結(jié)構(gòu)示意圖。圖8-1是Ti/Ni結(jié)構(gòu)金屬掩膜結(jié)構(gòu)示意圖。圖8-2是Ni/Au結(jié)構(gòu)金屬掩膜結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是Si離子注入示意圖。圖10是注入Si離子后形成的注入?yún)^(qū)示意圖。圖11是注入掩膜去除之后的示意圖。圖12是源漏刻蝕前光刻涂膠的示意圖。圖13是光刻定義源漏刻蝕圖形的示意圖。圖14是刻蝕掉源漏區(qū)域AlGaN勢(shì)壘層的示意圖。圖15是源漏金屬化光刻涂膠的示意圖。圖16是光刻定義源漏金屬圖形的示意圖。圖17是淀積源漏金屬的示意圖。圖18是淀積源漏金屬并剝離的示意圖。圖19是源漏金屬實(shí)施例1的示意圖。圖20是源漏金屬實(shí)施例2的示意圖。圖21是生長(zhǎng)SiN掩膜介質(zhì)的示意圖。圖22是介質(zhì)掩膜刻蝕前光刻涂膠的示意圖。圖23是光刻定義刻蝕圖形的示意圖。圖24是介質(zhì)掩膜刻蝕的示意圖。圖25是介質(zhì)掩膜刻蝕后去膠的示意圖。圖26是介質(zhì)掩膜輔助源漏刻蝕的示意圖。圖27是源漏刻蝕后去除掩膜介質(zhì)的示意圖。圖1中的1是襯底，材料一般是藍(lán)寶石或者碳化硅，2是GaN層，3是AlGaN層。通過(guò)離子注入并退火激活，對(duì)外延片上需要淀積源漏金屬的地方進(jìn)行區(qū)域性摻雜，形成重?fù)诫s的區(qū)域6和7。采用ICP刻蝕技術(shù)將注入?yún)^(qū)部分地方的AlGaN層刻蝕掉，然后蒸發(fā)源漏金屬4和5，這里采用以Ti為基礎(chǔ)的金屬體系，可以使用Ti/Pt/Au/Ti、Ti/Au、Ti/Ni/Au等金屬結(jié)構(gòu)。電極上的電子通過(guò)隧穿進(jìn)入重?fù)诫s的區(qū)域，從而與半導(dǎo)體形成歐姆接觸。具體實(shí)施方式AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管中的源漏歐姆接觸方法，包括如下工藝步驟：1）在指定區(qū)域注入摻雜離子，并且在高溫下退火激活這些離子；注入?yún)^(qū)域的定義即是器件設(shè)計(jì)中的源漏區(qū)域；采用光刻的方法定義注入?yún)^(qū)域的圖形，淀積金屬掩膜并剝離，將需要注入的地方暴露出來(lái)，其他地方被金屬掩膜保護(hù)??；注入時(shí)采用金屬作為掩膜定義注入?yún)^(qū)域，注入離子采用Si離子；2）將注入?yún)^(qū)部分地方的AlGaN勢(shì)壘層刻蝕掉，然后在AlGaN被刻蝕掉的地方淀積金屬直接與GaN層接觸。所述金屬掩膜是Ni/Au/Ni/Au四層結(jié)構(gòu)，其中第一層金屬Ni的厚度是50~200nm，第二層金屬Au的厚度是50~200nm，第三層金屬Ni的厚度是50~200nm，第四層金屬Au的厚度是50~200nm。所述淀積金屬掩膜，在其淀積金屬掩膜之前生長(zhǎng)SiN或SiO2作為保護(hù)介質(zhì)，其厚度在20~100nm。所述注入離子采用Si離子，其能量在50~150keV，劑量在1×1015/cm2~1×1016/cm2，退火激活溫度在1100℃~1300℃。所述退火前生長(zhǎng)SiN作為保護(hù)介質(zhì)，其厚度在25~150nm之間，退火過(guò)程中充入N2作為保護(hù)氣體。所述刻蝕AlGaN層采用Cl2，刻蝕深度在30~40nm，刻蝕速率控制在60nm/min，刻蝕時(shí)間控制在30~40s，刻蝕區(qū)域在注入?yún)^(qū)域之內(nèi)，刻蝕區(qū)域的側(cè)面與注入?yún)^(qū)域的側(cè)面之間的距離在200~500nm。所述采用光刻的方法定義刻蝕區(qū)域，曝光需要刻蝕的區(qū)域，并通過(guò)顯影去掉光刻膠，使這些地方露出來(lái)，不需要刻蝕的地方被光刻膠覆蓋保護(hù)住。所述采用SiN介質(zhì)作為刻蝕AlGaN的掩膜，先通過(guò)光刻定義圖形并采用CF4、CF3、SF6等氟基氣體刻蝕掉SiN，使這些地方的AlGaN層暴露出來(lái)，然后再使用Cl2將AlGaN刻蝕掉。所述刻蝕掉AlGaN勢(shì)壘層之后，淀積金屬與GaN層直接接觸，所采用的金屬結(jié)構(gòu)可以是以Ti為底的多層金屬結(jié)構(gòu)體系。所述淀積金屬的結(jié)構(gòu)可以是Ti/Pt/Au/Ti，其中第一層金屬Ti的厚度是20~100nm，第二層金屬Pt的厚度是10~200nm，第三層金屬Au的厚度是20~200nm，第四層金屬Ti的厚度是10~200nm；所述淀積金屬的結(jié)構(gòu)也可以是Ti/Ni/Au，其中第一層金屬Ti的厚度是20~500nm，第二層金屬Ni的厚度是20~100nm，第三層金屬Au的厚度是20~500nm。下面結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案：附圖2是用來(lái)制備HEMT的AlGaN/GaN外延片結(jié)構(gòu)示意圖，首先在外延片表面生長(zhǎng)保護(hù)介質(zhì)SiN9，如附圖3所示，其厚度在20～200nm。在半導(dǎo)體工藝中一般采用光刻的方法來(lái)定義圖形，先在圓片表面滴上光刻膠，然后通過(guò)轉(zhuǎn)盤高速旋轉(zhuǎn)，光刻膠在離心力的作用下分布到整個(gè)片子表面，形成如圖4所示的圖形，10即為光刻膠。根據(jù)需要設(shè)計(jì)不同的光刻版圖，對(duì)指定的區(qū)域進(jìn)行曝光，然后再顯影就可以形成圖形，如圖5所示。通過(guò)蒸發(fā)或者濺射的方式，淀積金屬，如圖6所示，11表示掩膜金屬。將片子浸泡在丙酮中，可以將光刻膠溶解掉，附著在光刻膠上面的金屬也隨之被剝離，而沒(méi)有光刻膠的地方金屬可以保留下來(lái)，形成如圖7所示的結(jié)構(gòu)。掩膜金屬一方面要能與外延片粘附較好，另一方面要有一定的致密性，阻止Si離子穿透，這里給出兩種掩膜金屬的實(shí)施例。一種是Ti/Ni結(jié)構(gòu)，如圖8-1所示，12是金屬Ti，其厚度在100～1000nm之間，13是金屬Ni，其厚度在200～1000nm之間；另一種是Ni/Au結(jié)構(gòu)，如圖8-2所示，14是金屬Ni，其厚度在200～1000nm之間，15是金屬Au，其厚度在100～1000nm之間。注入Si離子過(guò)程如附圖9所示，16表示注入Si離子，可以是垂直注入或者±7°傾斜角注入，注入Si能量在30～150keV之間，劑量在5×1014/cm2～1×1016/cm2之間。注入完成之后，將形成6和7所示的注入?yún)^(qū)，如圖10所示。注入完成之后，將介質(zhì)和掩膜去除，形成如圖11所示的結(jié)構(gòu)。去除Ti/Ni掩膜的方法是，先用王水浸泡去除金屬Ni，然后再用氫氟酸去掉Ti和SiN介質(zhì)；去除Ni/Au掩膜的方法是，用王水浸泡去掉金屬Ni和Au，然后再用氫氟酸去掉SiN介質(zhì)。注入?yún)^(qū)域的Si離子只是鑲嵌在外延層中，需要在高溫下退火激活才能與其他原子形成化學(xué)鍵，從而成為施主能級(jí)。這里采用快速退火的方式，激活注入?yún)^(qū)域的Si離子。退火溫度在1100～1300℃之間，時(shí)間在1min～6min。Si的化學(xué)價(jià)是+4價(jià)，能夠比Ga原子多提供一個(gè)電子，因此Si原子將形成施主能級(jí)，使得外延層變成n-型摻雜的。由于注入Si離子劑量在5×1014/cm2～1×1016/cm2，而激活率可以達(dá)到50%左右，激活之后載流子濃度高達(dá)2×1014/cm2～5×1015/cm2，將形成重?fù)诫s區(qū)域。AlGaN比GaN具有更大的親和能和帶寬，與金屬接觸時(shí)勢(shì)壘高度更大。將金屬與半導(dǎo)體接觸處的AlGaN層刻蝕掉，使得源漏金屬直接淀積在GaN層上面，能夠降低接觸電阻，從而更容易形成歐姆接觸，這里給出兩種實(shí)施例。不合金歐姆接觸實(shí)施例1，光刻膠掩膜源漏刻蝕在片子表面涂覆光刻膠17，如圖12所示。通過(guò)曝光顯影定義圖形，刻蝕區(qū)域在注入?yún)^(qū)域之內(nèi)并且要小于注入?yún)^(qū)域，刻蝕區(qū)域的邊界到注入?yún)^(qū)域邊界的距離在100~500nm之間，形成如圖13所示的結(jié)構(gòu)。AlGaN、GaN很難被濕法腐蝕，但是可以通過(guò)干法刻蝕的方法被Cl2刻蝕掉。常用的干法刻蝕方法有RIE和ICP，這里采用ICP刻蝕的方法，將AlGaN勢(shì)壘層刻蝕掉。清洗去膠之后，形成如圖14所示的結(jié)構(gòu)，18表示勢(shì)壘層被刻蝕掉之后形成的凹陷區(qū)域。如圖15所示，涂覆光刻膠19，曝光顯影定義源漏圖形，如圖16所示。采用蒸發(fā)或者濺射的方式淀積金屬21，如圖17所示。在丙酮中浸泡剝離并清洗干凈，形成圖18所示的結(jié)構(gòu)，源漏金屬4和5直接與重?fù)诫s的GaN層6和7接觸。傳統(tǒng)工藝中采用淀積Ti/Al/Ni/Au作為源漏金屬，并在800℃以上的高溫下快速退火形成歐姆接觸。這里將金屬淀積在重?fù)诫s的源漏區(qū)域上，在較低的溫度下合金即可形成歐姆接觸。附圖19是采用Ti/Pt/Au/Ti的金屬結(jié)構(gòu)，其中22表示金屬Ti，其厚度在10～20nm；23表示金屬Pt，其厚度在30～50nm；24表示金屬Au，其厚度在100～200nm；25表示金屬Ti，其厚度在10～20nm。實(shí)際測(cè)量表明，采用Ti/Pt/Au/Ti的金屬結(jié)構(gòu)，不需經(jīng)過(guò)合金，歐姆接觸電阻率即可以達(dá)到0.19Ωmm，這一數(shù)值比傳統(tǒng)工藝中850℃合金得到的接觸電阻還要低。附圖20采用Ti/Au的金屬結(jié)構(gòu)，其中26表示金屬Ti，其厚度在10～20nm；27表示金屬Au，其厚度在100～200nm。不合金歐姆接觸實(shí)施例2，介質(zhì)掩膜源漏刻蝕干法刻蝕GaN和AlGaN時(shí)使用的氣體一般是Cl基氣體，如Cl2、BCl3等；而刻蝕SiN通常采用F基氣體，如SF6、CF4、CHF3等。正是基于Cl基和F基氣體對(duì)SiN和GaN（AlGaN）刻蝕選擇比的不同，本發(fā)明提出用SiN介質(zhì)作為源漏刻蝕掩膜。在圖11去除退火保護(hù)介質(zhì)之后，生長(zhǎng)SiN掩膜介質(zhì)28，如圖21所示。在片子表面涂覆光刻膠29，如圖22所示。通過(guò)曝光顯影定義圖形，刻蝕區(qū)域在注入?yún)^(qū)域之內(nèi)并且要小于注入?yún)^(qū)域，刻蝕區(qū)域的邊界到注入?yún)^(qū)域邊界的距離在100~500nm之間，形成如圖23所示的結(jié)構(gòu)。首先采用F基氣體如CF4、SF6、CHF3等刻蝕SiN介質(zhì)，形成如圖24所示的區(qū)域，刻蝕完去膠之后的圖形如圖25所示，即可形成介質(zhì)掩膜。再使用Cl2進(jìn)行刻蝕，將AlGaN勢(shì)壘層刻蝕掉，如圖26所示。然后使用氫氟酸腐蝕掉掩膜介質(zhì)，即可形成如圖27所示的結(jié)構(gòu)，與圖14類似。不論是采用圖11-14所示的光刻膠掩膜還是圖15-21所示的介質(zhì)掩膜，均可實(shí)現(xiàn)源漏區(qū)域選擇性刻蝕的結(jié)果，在此基礎(chǔ)上即可實(shí)現(xiàn)不合金歐姆接觸。源漏金屬化過(guò)程與圖15-圖20所示過(guò)程類似，在此不再重復(fù)描述。采用以上兩種方式，均可實(shí)現(xiàn)金屬直接與重?fù)诫s的GaN層直接接觸，不需經(jīng)過(guò)合金即可實(shí)現(xiàn)歐姆接觸，其中采用Ti/Pt/Au/Ti金屬結(jié)構(gòu)形成的歐姆接觸電阻率低于0.2Ωmm，表面形貌平整。在器件源漏電極下的半導(dǎo)體層中采用離子注入的方法注入Si離子，對(duì)注入Si離子后的半導(dǎo)體通過(guò)高溫退火將注入的Si離子激活形成對(duì)注入?yún)^(qū)域半導(dǎo)體的n型重?fù)诫s。利用干法刻蝕技術(shù)將源漏電極下的AlGaN層選擇性刻蝕去除，并將源漏金屬電極淀積在重?fù)诫s的GaN層上，其中源漏金屬電極與重?fù)诫s的GaN層接觸的金屬可采用Ti或者其他功函數(shù)與GaN相接近的除Al以外的金屬，如Ti、V等，與其他具有一定功能的金屬層（金屬Al除外）組成多層金屬體系，如Ti/Pt/Au、Ti/Pt/Au/Ti、Ti/Au/Ti、V/Pt/Au、V/Pt/Au/Ti、V/Au/Ti等。