[發明專利]一種新品n型半絕緣GaAs歐姆接觸電極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410069878.0
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN103794664A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 翟章印;胡小飛;陳貴賓
• 申請（專利權）人: 淮陰師范學院
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 陳靜巧

技術領域

本發明涉及光電領域的半導體技術，特別涉及一種新品n型半絕緣GaAs的歐姆接觸電極材料及其制備方法。?

背景技術??

??砷化鎵（?GaAs）是一種Ⅲ－Ⅴ族化合物半導體，具有閃鋅礦的晶狀結構。晶格常數為5.65×10^-10m，熔點為1237℃，禁帶寬度為1.42電子伏。它可以制成電阻率比硅、鍺高3個數量級以上的半絕緣高阻材料,應用于光電導開關、集成電路襯底、紅外探測器、γ光子探測器等；由于其電子遷移率比硅大5～6倍，在微波器件和高速數字電路方面也有重要應用；用GaAs制成的半導體器件，具有高頻、高溫、低溫性能好、噪聲小、抗輻射能力強等優點。此外，GaAs電路還可以運用在移動電話、衛星通訊、微波點對點連線、雷達系統等場所；且用GaAs、Ge（鍺）和InGaP（銦鎵磷）三種材料做成的三接面太陽能電池，其轉換效率可高達32%以上。可見，它在現代先進技術中具有很高的應用價值。然而不同的歐姆接觸電極材料對它的光電性能影響很大，因此獲取良好的歐姆接觸電極材料及其制備技術仍處于不斷的探求之中。

所謂的歐姆接觸是指半導體設備上具有線性并且對稱的電流-電壓特性曲線的區域。目前比較成熟的GaAs歐姆接觸電極材料：n-GaAs是采用Au?wt88%（重量百分比），Ge?wt12%，+Ni?wt5%的AuGeNi/Au電極；P-GaAs是采用Zn-Au，Cr-Au或Ti/Pt/Au電極。現有技術的早期，n-GaAs是使用AuGe共晶合金制作電極，其工藝是在真空蒸鍍后，再高溫退火以實現共晶化，但在此過程中Au容易起球，造成電極體的凹凸不平，更甚者可使電極脫落；為了解決該存在問題，業內研究者在共晶過程中加入了Ni防止了Au的起球；在再后來的工藝改進中又加入氮化鎢（WN）作為防擴散層，最后再蒸鍍Au形成歐姆接觸電極。可見，現行GaAs的歐姆接觸電極材料不僅制作工藝比較復雜，而且成本昂貴。為此，尋求獲得工藝簡單、成本較低的具有良好集成電路性能的穩定接觸GaAs的歐姆接觸電極材料，一直是業內科技人員力致于研究的課題。?

發明內容

本發明提出了一種新品n型半絕緣GaAs的歐姆接觸電極材料及其制備方法，目的在于通過一種簡便而低成本的工藝技術，改變現行n型半絕緣GaAs的歐姆接觸電極材料的結構構成，以制備出性能良好而廉價的n型半絕緣GaAs歐姆接觸電極材料的新品。?

本發明的技術解決方案：?

本發明所稱的新品n型半絕緣GaAs的歐姆接觸電極材料的結構是：其底層為n型半絕緣GaAs基片，基片上設置的兩個電極區上，鍍有鈷（Co）摻雜的非晶碳膜（a-C），非晶碳膜層上設置有鍍銀（Ag）層，由各自的非晶碳膜層及其鍍銀層構成相對應的兩個電極。

所述非晶碳膜層厚35-45?nm；所述鍍Ag層厚50-100nm。?

所述n型半絕緣GaAs基片為未摻雜的n型半絕緣GaAs，其電阻率約為9.5×10⁷-5.0×10⁸Ω.cm。?

本發明所稱的制備方法，其步驟是，首先采用脈沖激光沉積法，在n型半絕緣GaAs基片上的兩個電極區鍍Co摻雜的非晶碳膜；然后在該非晶碳膜上采用真空熱蒸發方法鍍Ag，便制成新品n型半絕緣GaAs的歐姆接觸電極材料。?

所述鍍Co摻雜的非晶碳膜，是使用純度為99.99%的石墨和99.9%的金屬Co為靶源，將金屬Co片貼在石墨靶上，并通過靶和基片的自轉實現鍍膜過程中的均勻摻雜；所控制的相關參數為：Co摻雜量約10?at%（原子百分比）、激光能量450毫焦/脈沖、腔體真空度5×10^-5Pa、基片溫度450℃、靶與基片距離5.5cm；當鍍膜層厚度達到要求后，退火30分鐘、自然冷卻至室溫。?

所述真空熱蒸發方法鍍Ag是，一段約50毫克、純度為99.9%的Ag，放入加熱舟內，腔內抽至背底真空為10^-4Pa，室溫下增大電流直至Ag蒸發，達到鍍Ag層厚度要求即可。?

本發明的有益效果?

（一）本發明方法所制作的新品n型半絕緣GaAs的歐姆接觸電極材料，經多項數據檢測，電極的I-V曲線具有很好的線性和對稱關系，且光靈敏度較大；電極電阻率又遠小于半絕緣GaAs基片的電阻率，其性能指標均符合穩定接觸的電極要求，可成功應用于n型半絕緣GaAs相關的器件中。

（二）本發明方法與現有技術的制作工藝相比，流程簡短、成本低，具有良好的經濟效益。?

附圖說明