【摘 要】
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GaN材料具有高电子迁移率、高击穿场强和高电子饱和速度的等特性而受到广泛关注。硅基GaN HEMT器件具有击穿电压高、导通电阻低等优点,在新能源汽车和大功率电子器件等领域具有广阔的应用前景。然而传统的高温有金欧姆接触方案使得HEMT器件与Si-CMOS工艺不兼容,不利于降低制备难度和生产成本。Au会污染Si-CMOS工艺线,而且高温退火会使器件性能退化。因此研究硅基GaN的低温无金欧姆接触具有重要
【基金项目】
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广东省科技计划项目（2015B010127013,2016B010123004,2017B010112003,2017A050506013）； 广州市科技计划项目（201504291502518,201604046021,201704030139）； 中山市科技发展专项资金项目（2017F2FC0002,2017A1009）；
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GaN材料具有高电子迁移率、高击穿场强和高电子饱和速度的等特性而受到广泛关注。硅基GaN HEMT器件具有击穿电压高、导通电阻低等优点,在新能源汽车和大功率电子器件等领域具有广阔的应用前景。然而传统的高温有金欧姆接触方案使得HEMT器件与Si-CMOS工艺不兼容,不利于降低制备难度和生产成本。Au会污染Si-CMOS工艺线,而且高温退火会使器件性能退化。因此研究硅基GaN的低温无金欧姆接触具有重要的意义。本文研究了AlGaN/GaN上的低温无金欧姆接触技术,主要内容如下:（1）通过优化刻蚀AlGaN的工艺,获得了刻蚀速率稳定且均匀性好的O2和BCl3循环刻蚀的工艺,并将刻蚀工艺应用到AlGaN/GaN的欧姆接触制备中。研究了刻蚀深度、刻蚀后表面处理、退火温度和Ti厚度对Ti/Al/W欧姆接触的影响。Ti/Al/W（2/100/80 nm）经过在600℃氮气氛围中退火10 min后获得了较好的接触特性与光滑的表面形貌,其接触电阻和均方根表面粗糙度分别为1.38Ω·mm和1.8 nm。在此基础上制备了具有无金欧姆接触电极的AlGaN/GaN HEMT器件,其直流特性与传统有金器件相当。（2）提出了AlGaN/GaN上的Ta/Al W和Ta/Al/Cu W欧姆接触的制备方法。经过650℃退火后,欧姆前不刻蚀的Ta/Al/W获得了近似的欧姆接触。接着研究了不同的刻蚀图案和Ta厚度对Ta/Al/W欧姆接触的影响,经过550℃真空中退火10 min后,Ta/Al/W（30/100/100 nm）的接触电阻为1.07Ω·mm。为了进一步降低接触电阻,制备了性质稳定且电阻率低的Cu W薄膜。在此基础上制备了接触特性和表面形貌优于传统有金欧姆接触（0.85Ω·mm和26.5 nm）的Ta/Al/Cu W（30/100/100 nm）欧姆接触（0.49Ω·mm和6.3 nm）。在Ta层形成的非晶Ta（N）有效地抑制了Cu的扩散。最后制备了五组AlGaN/GaN HEMT器件,对比分析了不同电极方案对器件性能的影响。源漏电极为Ta/Al/Cu W、栅极为Ni Cu W的无金器件表现出优于有金器件的直流性能。
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