随着半导体产业的不断升级发展,传统的Si基功率半导体器件已进入性能瓶颈期。以氮化镓（GaN）为代表的第三代宽禁带氮化物半导体材料性能为微波功率半导体器件提供了坚实的基础,使得氮化镓基材料与HEMT器件在高功率和高频率应用方面具有卓越的优势,迅速成为国际研究的热点。2021年,“十四五”规划将氮化镓（GaN）、碳化硅（Si C）宽禁带半导体列为发展目标,未来五年,基于第三代半导体材料的电子器件将广泛应用于激光雷达、5G通信、新能源汽车、数据中心等场景。制作高质量、低温低电阻率欧姆接触是GaN基器件的关键技术之一。本文以降低欧姆接触退火温度为主线,在保证高性能欧姆接触的前提下提出了两种方案:一是在重掺半导体上制作不退火欧姆接触;二是通过刻蚀减薄欧姆区势垒层,调整欧姆电极金属结构实现新型低温欧姆接触。面对GaN HEMT器件未来应用的最大挑战之一——低温欧姆接触,本文从载流子输运机制以及金半接触等器件物理出发,并针对GaN功率器件与实现低温欧姆接触关键工艺,从降低金半接触势垒高度方面展开了系统性研究与技术开发。具体实验内容如下:第一、探究了金属半导体接触的基本物理特性,揭示了实现高质量欧姆接触必须的条件。通过理论公式推导,对比分析不同掺杂浓度半导体上欧姆接触载流子的三种主要输运机制。系统地阐释了欧姆接触电阻的测量方法,为后续研究GaN基器件与低温欧姆制作工艺的研究提供了理论基础和评估手段。第二、研究了GaN和In0.03GaN重掺半导体上高温退火和不退火Ti/Al/Ni/Au欧姆电极的接触性能,并利用原子力显微镜（AFM）、高分辨率透射显微镜（HR-TEM）等表征手段分析了重掺半导体材料上欧姆金属的表面形貌和金半接触界面的微观结构变化,比较分析退火温度影响后我们提出不退火重掺半导体欧姆接触方案。对重掺半导体上不同退火温度下的欧姆接触进行TLM变温测试和遂穿机制拟合分析之后,我们发现场发射机制是重掺半导体上欧姆接触的电流输运的主要机制。最后,我们对不同退火温度重掺样品进行欧姆接触电应力可靠性实验,发现过高的温度会损害器件欧姆接触性能的电学可靠性。第三、研究了Ta/Al/Ti/TiN和Ta/Ti/Al/Ni/Au新型Ta基欧姆接触。分析了势垒层刻蚀深度与欧姆接触性能之间的影响关系,通过建立结构模型揭示了隧穿机制是欧姆区势垒层刻蚀后半导体上Ta基欧姆接触的主要载流子输运机制。本文开发的低温欧姆工艺将退火温度由传统欧姆工艺的850℃以上降低至650℃,同时低温退火的Ta基欧姆接触电极具有良好的接触性能和电学可靠性。第四、本文整合了全文研究的Ta/Al金属厚度比例、欧姆区势垒层刻蚀厚度、Ta基低温欧姆接触以及栅电极工艺,采用Ta/Ti/Al/Ni/Au低温欧姆工艺在蓝宝石（Al2O3）衬底的Al GaN/GaN异质结外延材料上流片制造了Al GaN/GaN HEMT器件,并于传统高温退火Ti/Al/Ni/Au欧姆电极制作的Al GaN/GaN HEMT器件进行电学特性比较,分析了欧姆接触差异对器件电学特性和可靠性的影响。