CN103617950A - InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法，涉及以衬底为特征的外延层生长方法技术领域。包括以下步骤：1）在衬底上生长氮化物材料结构；2）在氮化物材料结构上生长InAlN材料层；3）在InAlN材料层上生长InGaN材料盖帽层。通过所述方法在进行InAlN基器件欧姆接触制作时，能降低退火温度，改善金属电极的表面质量，提高器件的质量；同时盖帽层同材料外延一起生长，既改善器件的性能，又对器件工艺没有影响。
Description
技术领域
本发明涉及以衬底为特征的外延层生长方法技术领域，尤其涉及一种InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法。
背景技术
以GaN为代表的第三代半导体材料正在兴起，以其禁带宽度大、低介电常数、电子饱和漂移速度高、化学稳定性好、耐高温、耐腐蚀、抗辐射能力强等特性受到广泛重视。在电子器件方面，GaN材料可用于高频、高温和大功率器件，在光电器件方面，GaN基材料可以用于发光二极管、激光器、探测器，实现红外到紫外的全面覆盖。
随着GaN材料的发展，由于AlGaN和GaN晶格常数不同，存在应力，导致结构的可靠性和稳定性不好，而InAlN/GaN材料相对于AlGaN/GaN材料具有很多优点：1）In0.17Al0.83N与GaN晶格匹配，无应力可以提高结构的可靠性和稳定性；2）InAlN材料与GaN之间具有更大的带隙差对电子有更好的限制作用；3）InAlN材料强的自发极化效应用于电子器件时可产生了比AlGaN/GaN结构更高的沟道电子浓度；4）InAlN/GaN电子器件薄的势垒厚度（一般低于10nm）可以不使用凹槽栅，避免了栅的刻蚀损伤。
由于InAlN材料禁带宽度大，因此InAlN器件欧姆接触比较困难，退火温度高于800℃而生长温度为800℃左右，退火温度高于800℃时对InAlN材料的质量有影响，温度越高影响越大。欧姆接触是InAlN器件一大难题，但一直未有突破，研究进展非常缓慢。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法，通过所述方法在进行InAlN基器件欧姆接触制作时，能降低退火温度，改善金属电极的表面质量，提高器件的质量；同时盖帽层同材料外延一起生长，既改善器件的性能，又对器件工艺没有影响。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）在衬底上生长氮化物材料结构；
2）在氮化物材料结构上生长InAlN材料层；
3）在InAlN材料层上生长InGaN材料盖帽层。
优选的，在进行完步骤3）之后在InGaN材料盖帽层上进行电子器件工艺的制作。
优选的，所述氮化物材料结构为GaN结构、GaN/AlGaN结构或AlN/GaN/AlGaN结构。
优选的，在生长过程中使用金属有机化学气相沉积和分子束外延生长系统。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：利用本发明在进行InAlN基器件欧姆接触制作时，能降低退火温度，改善金属电极的表面质量，提高器件的质量；同时盖帽层同材料外延一起生长，既改善器件的性能，又对器件工艺没有影响。因此本发明大大提高我国氮化物器件的水平和应用领域。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的产生的片状结构示意图；
其中：1、衬底 2、氮化物材料结构 3、InAlN材料层 4、InGaN材料盖帽层。
具体实施方式
本发明生长设备用的是金属有机化学气相沉积（MOCVD/MOVPE）、分子束外延（MBE）生长系统，采用光刻、金属化、淀积刻蚀氧化等器件工艺设备，材料生长所用衬底可以为氮化物生长的任何衬底。其中，各种氮化物的生长方法均采用常规的生长方法。
一种InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法，包括以下步骤：
1）在衬底1上生长氮化物材料结构2；优选的，所述氮化物材料结构2为 GaN结构、GaN/AlGaN结构或AlN/GaN/AlGaN结构；
2）在氮化物材料结构2上生长InAlN材料层3；
3）在InAlN材料层3上生长InGaN材料盖帽层4，产生的结构如图1所示；
4）在InGaN材料盖帽层4上进行电子器件工艺的制作。
本发明通过InGaN盖帽层技术解决InAlN材料欧姆接触现有技术中存在的难题。InGaN的禁带宽度远远小于InAlN（与GaN晶格匹配时In组分为17%，禁带宽度4.3eV），InGaN的禁带宽度最低时只有0.67eV（InN），因此可以降低欧姆接触合金温度，非常容易形成欧姆接触。虽然GaN、AlGaN等材料也可以形成盖帽层降低欧姆接触合金温度，但是GaN、AlGaN等材料的生长温度高于1000℃，生长过程中会影响InAlN材料，导致InAlN材料分解，而InGaN和InAlN都是低温生长，没有这种影响。同时由于盖帽层的存在，可以增加沟道电子与器件表面的距离，由此进一步减小了器件表面态对沟道电流的影响，能部分抑制电流崩塌效应，而且盖帽层在材料生长过程完成，相对简单，较易控制，不增加器件制作工艺难度。欧姆接触合金后，如果不再需要InGaN材料，可以用酸（如盐酸）直接去除，同时酸不腐蚀InAlN材料，对InAlN材料没有影响。
利用本发明在进行InAlN基器件欧姆接触制作时，能降低退火温度，改善金属电极的表面质量，提高器件的质量；同时盖帽层同材料外延一起生长，既改善器件的性能，又对器件工艺没有影响。因此本发明大大提高我国氮化物器件的水平和应用领域。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及其实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用来帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (4)
1.一种InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）在衬底（1）上生长氮化物材料结构（2）；
2）在氮化物材料结构（2）上生长InAlN材料层（3）；
3）在InAlN材料层（3）上生长InGaN材料盖帽层（4）。
2.根据权利要求1所述的InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法，其特征在于：在进行完步骤3）之后在InGaN材料盖帽层（4）上进行电子器件工艺的制作。
3.根据权利要求1或2所述的InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法，其特征在于：所述氮化物材料结构（2）为GaN结构、GaN/AlGaN结构或AlN/GaN/AlGaN结构。
4.根据权利要求1或2所述的InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法，其特征在于：在生长过程中使用金属有机化学气相沉积和分子束外延生长系统。
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