專利名稱：一種低比接觸電阻、低粗糙度歐姆接觸制作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體微電子設計制作方法，尤其是一種低比接觸電阻、低粗糙度歐姆接觸制作方法。
背景技術：
η型或非故意摻雜的GaN和AlGaN材料上的歐姆接觸的形成是一個復雜的過程，涉及到各種各樣的固態反應，利用物理學、冶金學和化學的相關知識，設計包含多層金屬的金屬化系統，經加熱金屬化系統可能產生合金化或固相再生長，從而形成“金屬一GaN 層(AWaN層)一半導體”的歐姆接觸。GaN或AlGaN上合金歐姆接觸的形成需要滿足一些基本設計要求。首先是勢壘層 ，該層選擇金屬的原則是能形成低阻、低功函數、薄的和熱穩定的金屬性勢壘層化合物， 能在GaN或AWaN表面下形成高密度的N空位。Ti，Ta，^ 和Co等符合要求，其中Ti具有難熔性，比其他幾種金屬具有更高的化學活性，功函數又低，是目前該層最常用的金屬。其次是覆蓋層，該層金屬起催化的作用，增強了 N原子與勢壘層金屬原子的固相反應，另外它應和勢壘層的金屬形成薄的、低功函數和結實的合金相，甚至也和N 原子形成了薄的氮化物。目前，該層最常用的金屬是Al。第三是擴散阻擋層，一般帽層金屬的功函數較高，當帽層金屬的參與或半導體元素的過多外擴不利于歐姆接觸的形成時，則在帽層與覆蓋層之間沉積阻擋層以阻止各元素間相互擴散。一般來說，熔點較高的金屬特別是難熔金屬，原子擴散能力較低，具有較好的擴散阻擋特性，如Pt，Pa, Ni, Cr, Mo, Ta和W等。第四是帽層，該層作用是保持穩定低阻的外接觸，另外也起到了阻止勢壘層和覆蓋層的金屬氧化的作用，一般選擇貴金屬，使用較普遍的是Au。在上述基本理論和設計要求的基礎上，如何找到好的歐姆接觸的制作方法就成了一個非常值得研究的課題。近些年來，關于GaN和AlGaN歐姆接觸的研究和報道很多，國內的研究和報道都是圍繞TiAlNiAu系統展開的。相關發明主要有通過改進歐姆接觸系統來增大合金溫度和合金時間的選擇范圍從而提高工藝寬容度，以及通過對常規歐姆接觸系統的退火方法的改進來改善歐姆接觸性能和表面形貌特征的發明。國外則有一些關于TiAlMoAu系統的報道，報道中也提到了 Mo在改善表面形貌方面的良好效果，但關于Mo的粘附問題卻被忽略不提，而我們通過實驗卻發現Mo的厚度以及蒸發條件控制不好，經常會出現Mo/Au兩層金屬翹皮甚至脫落的現象。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種低比接觸電阻、低粗糙度歐姆接觸制作方法。為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是
一種低比接觸電阻、低粗糙度歐姆接觸的制作方法，其特征在于所述制作方法包括以下步驟A.蒸發形成歐姆接觸將處理潔凈的的金屬源(包括金屬Ti，Al，Ni,Mo和Au)放入電子束蒸發臺的坩堝中，之后進行熔源工藝，使金屬滿足蒸發需要。之后將光刻好歐姆接觸圖形的GaN外延材料晶圓放置在電子束蒸發臺的行星架上，待電子束蒸發臺腔室內真空度抽至7 X IO-7Torr,按Ti、Al、Ni、Mo、Au順序依次進行金屬蒸發過程，形成歐姆接觸；
B.剝離將蒸發好的晶圓分別在加熱平臺上的熱1165溶液、丙酮、異丙醇中依次浸泡， 在每種溶液中浸泡的時間至少為10分鐘，最后用去離子水沖洗，氮氣吹干；
C.合金將晶圓在快速熱處理設備中進行高溫快速熱處理；
D.測試用探針臺和圖示儀組成的直流參數測試系統測試合金后的接觸電阻值。該發明的有益效果在于
1.在現在TiAlNiAu歐姆接觸的組合中加入難熔金屬Mo作為擴散阻擋層，形成 TiAlNiMoAu組合，這一新型的五種金屬的組合，既解決了 TiAlNiAu系統粗糙度大的問題， 又避免了 TiAlMoAu系統的粘附問題。2.該方法利用Mo的低擴散性，以及匹配的二元合金相，既實現了低接觸電阻又降低了合金后歐姆接觸的粗糙度，又有助于提高工藝中光刻工藝的套刻精度，減小工藝步驟， 提高歐姆接觸的穩定性，為器件工藝實用化打下堅實的基礎。3.該發明在工藝上很容易實現，而且工藝寬容度高。
圖1是改進前的歐姆接觸合金后形貌； 圖2是本發明制作的歐姆接觸合金形貌；
圖3是改進前的歐姆接觸在不同溫度合金后的比接觸電阻率； 圖4是本發明制作的歐姆接觸在不同溫度合金后的比接觸電阻率。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。一種低比接觸電阻、低粗糙度歐姆接觸的制作方法，其特征在于所述制作方法包括以下步驟
A.蒸發形成歐姆接觸將處理潔凈的的金屬源(包括金屬Ti，Al，Ni,Mo和Au)放入電子束蒸發臺的坩堝中，之后進行熔源工藝，使金屬滿足蒸發需要。之后將光刻好歐姆接觸圖形的GaN外延材料晶圓放置在電子束蒸發臺的行星架上，待電子束蒸發臺腔室內真空度抽至7 X IO-7Torr,按Ti、Al、Ni、Mo、Au順序依次進行金屬蒸發過程，形成歐姆接觸；
B.剝離將蒸發好的晶圓分別在加熱平臺上的熱1165溶液、丙酮、異丙醇中依次浸泡， 在每種溶液中浸泡的時間至少為10分鐘，最后用去離子水沖洗，氮氣吹干；
C.合金將晶圓在快速熱處理設備中進行高溫快速熱處理；
D.測試用探針臺和圖示儀組成的直流參數測試系統測試合金后的接觸電阻值。改進前的歐姆接觸合金后形貌如圖1所示，本發明制作的歐姆接觸合金形貌如圖2所示。改進前的歐姆接觸在不同溫度合金后的比接觸電阻率如圖3所示，本發明制作的歐姆接觸在不同溫度合金后的比接觸電阻率如圖4所示。通過對比圖1和圖2、可以發現， 采用本發明的方法，合金后金屬表面的粗糙度明顯降低，未出現金屬發生“褶皺”現象，圖形的輪廓更加清晰。通過對比圖3和圖4可以看出，歐姆接觸的比接觸電阻率從1 X ΙΟ"5/ Ω cm2 減小到5X IQ-6Qcm2,降低了一倍。因此，歐姆接觸的質量得到提高。
權利要求
1. 一種低比接觸電阻、低粗糙度歐姆接觸的制作方法，其特征在于所述制作方法包括以下步驟A.蒸發形成歐姆接觸將處理潔凈的的金屬源(包括金屬Ti，Al，Ni,Mo和Au)放入電子束蒸發臺的坩堝中，之后進行熔源工藝，使金屬滿足蒸發需要；之后將光刻好歐姆接觸圖形的GaN外延材料晶圓放置在電子束蒸發臺的行星架上，待電子束蒸發臺腔室內真空度抽至7 X IO-7Torr,按Ti、Al、Ni、Mo、Au順序依次進行金屬蒸發過程，形成歐姆接觸；B.剝離將蒸發好的晶圓分別在加熱平臺上的熱1165溶液、丙酮、異丙醇中依次浸泡， 在每種溶液中浸泡的時間至少為10分鐘，最后用去離子水沖洗，氮氣吹干；C.合金將晶圓在快速熱處理設備中進行高溫快速熱處理；D.測試用探針臺和圖示儀組成的直流參數測試系統測試合金后的接觸電阻值。
全文摘要
本發明公開了一種低比接觸電阻、低粗糙度歐姆接觸制作方法，其特征在于在歐姆接觸金屬種引入難容的Mo金屬，形成TiAlNiMoAu組合，在相同的合金條件下降低了合金后的表面粗糙度和比接觸電阻率。該方法利用Mo的低擴散性，以及匹配的二元合金相，既實現了低接觸電阻又降低了合金后歐姆接觸的粗糙度，又有助于提高工藝中光刻工藝的套刻精度，減小工藝步驟，提高歐姆接觸的穩定性，為器件工藝實用化打下堅實的基礎。
文檔編號C23C14/18GK102231363SQ20111012703
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月17日 優先權日2011年5月17日
發明者于峰濤, 宋建博, 張志國, 王勇 申請人:中國電子科技集團公司第十三研究所