[發(fā)明專利]一種氧化鎵歐姆接觸電極的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810532221.1
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN108461404B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏曉川;梁紅偉;張賀秋;柳陽
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: H01L21/443
• 分類號: H01L21/443;H01L29/45
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠(yuǎn)

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件歐姆接觸電極制作技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種氧化鎵歐姆接觸電極的制備方法，步驟如下：步驟1、在氧化鎵層上依次預(yù)沉積鎂層和金層，鎂層的厚度為1nm～1mm，金層的厚度為1nm～1mm；步驟2、將上述樣品進(jìn)行熱處理，熱處理的條件如下：熱處理溫度為100℃～800℃；熱處理時間為30s～3600s；熱處理壓強(qiáng)為1×10^?6Pa～1×10⁶Pa；熱處理氣氛為真空或惰性氣體；步驟3、溫度降到室溫后，取出，即為氧化鎵歐姆接觸電極。本發(fā)明創(chuàng)新在于設(shè)計了一種基于鎂金合金的新型氧化鎵歐姆接觸電極，其制備工藝簡單，對氧化鎵材料無損傷，特別適用于研制電子濃度較低的氧化鎵基器件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件歐姆接觸電極制作技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型氧化鎵歐姆接觸電極的制備方法。

背景技術(shù)

以氧化鎵為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料因其禁帶寬度大、擊穿場強(qiáng)高、電子飽和漂移速度高、耐腐蝕和抗輻照等突出優(yōu)點(diǎn)，在制作高效率紫外探測器、氣體傳感器、友好型生物傳感器，以及高頻、高功率、抗輻射等電子器件方面具有重要應(yīng)用，具有電子或者空穴導(dǎo)電特性的氧化鎵材料是制備上述各類器件的基礎(chǔ)，也是當(dāng)今氧化鎵材料制備領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。非摻雜的氧化鎵材料大多表現(xiàn)出高電阻率特性，可通過摻入適量施主型摻雜劑使得其表現(xiàn)出電子導(dǎo)電特性，與此同時其電阻率得以顯著降低。獲得良好的歐姆接觸是研制和應(yīng)用氧化鎵基器件的前提條件。目前制備氧化鎵歐姆接觸電極的方法主要利用的是隧穿機(jī)制。該技術(shù)路線的特點(diǎn)是，將與金屬電極接觸的氧化鎵材料近表面局部區(qū)域進(jìn)行重?fù)诫s，提高電子濃度，金屬與半導(dǎo)體接觸后，利用電子的隧穿效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)歐姆接觸特性。相比之下，其工藝較為復(fù)雜，且重?fù)诫s后對材料晶體質(zhì)量的損傷嚴(yán)重。此外，也有利用金屬材料與氧化鎵反應(yīng)，在氧化鎵表面制造氧空位的方法來增加電子濃度、實(shí)現(xiàn)電子隧穿，進(jìn)而形成歐姆接觸的技術(shù)路線。相比之下，其對器件表面的晶體質(zhì)量損傷較為明顯，且氧空位缺陷不穩(wěn)定導(dǎo)致歐姆接觸特性的穩(wěn)定性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明基于半導(dǎo)體能帶理論，采用金屬功函數(shù)與氧化鎵電子親合勢相匹配的技術(shù)路線，提供一種簡單且對氧化鎵晶格無損的歐姆接觸電極。具體是在氧化鎵上沉積一層鎂層和金層，而后在惰性氣體保護(hù)下，在特定溫度窗口范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理，使得鎂和金能夠形成特定合金結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)合金功函數(shù)與氧化鎵電子親合勢相匹配，進(jìn)而形成歐姆接觸特性。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種氧化鎵歐姆接觸電極的制備方法，步驟如下：

步驟1、在氧化鎵層1上依次預(yù)沉積鎂層2和金層3，鎂層2的厚度為1nm～1mm，金層3的厚度為1nm～1mm；

所述的沉積方法是溶膠凝膠法、熱蒸發(fā)法、電子束蒸發(fā)法、磁控濺射法、激光脈沖沉積、原子層外延或分子束外延法。

步驟2、將上述樣品進(jìn)行熱處理，熱處理的條件如下：

熱處理溫度為100℃～800℃；

熱處理時間為30s～3600s；

熱處理壓強(qiáng)為1×10^-6Pa～1×10⁶Pa；

熱處理氣氛為真空、惰性氣體中的一種或組合；其中惰性氣體包括氮?dú)狻鍤獾龋捌浠旌蠚怏w；

熱處理過程中所用的加熱器設(shè)備包括有單溫區(qū)或多溫區(qū)控制的箱式爐、管式爐和RTP快速退火爐。

步驟3、溫度降到室溫后，取出，即為氧化鎵歐姆接觸電極。

進(jìn)一步，所述的鎂層2的厚度為20nm～1000nm。

進(jìn)一步，所述的金層3的厚度為20nm～1000nm。

進(jìn)一步，熱處理的條件如下：

熱處理溫度為300℃～600℃；