CN107369705B - 一种GaAs半导体表面欧姆接触电极及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GaAs半导体表面欧姆接触电极及其制作方法，首先通过在GaAs半导体表面做接触电极，然后再在石英衬底上依次生成Cu层和Au层，将石英衬底上的Au层与GaAs上接触电极的接触层通过退火粘合封装在一起，然后抛光去除石英衬底，即可得到GaAs欧姆接触电极，通过在石英衬底上以铜层为过渡层，进行金层的制作，克服了金层与石英衬底难键和的问题，完成加厚金层的单独支座，克服了金层通过磁控溅射、真空蒸发方法很难制备出易于键合的微米级厚度的金层的问题，因此将加厚金层单独用电镀的方法来制作，通过本方法制作的GaAs接触电极使得器件可以非常容易地键合到电路中测试使用，器件可以工作在更高的温度，得到更好的器件性能表现。
Description
技术领域
本发明属于电极接触制备领域，具体涉及一种GaAs半导体表面欧姆接触电极及其制作方法。
背景技术
光导开关(Photoconductive Semiconductor switch，PCSS)以开关速度快、功率大、触发无抖动、寄生电感电容小、重复频率高、光电隔离好、不受电磁干扰和结构紧凑等优点，正逐步取代火花隙、闸流管、真空管等传统开关，被广泛应用于脉冲功率领域。
然而，GaAs光导开关常用的Au/Ge/Ni合金欧姆接触电极，在高频率开关下，热积累会导致器件欧姆接触性能退化，甚至导致开关失效，其使用寿命仅为数千次，远远达不到高功率器件所需的106次。由于器件使用必须要用引线键合到外电路中，而制作的欧姆接触电极有很好的特性，但是几十纳米的金属层很难键合到外电路，或者在操作的过程中极易将电极扎破，导致器件性能退化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种GaAs半导体表面欧姆接触电极及其制作方法，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种GaAs半导体表面欧姆接触电极的制作方法，具体包括以下步骤：首先在GaAs半导体表面做接触电极，在石英衬底上依次生成Cu层和Au层，将石英衬底上的Au层与GaAs上接触电极的接触层通过退火粘合封装在一起，即可得到GaAs欧姆接触电极，然后抛光去除石英衬底。
进一步的，具体的，将GaAs衬底上端通过光刻技术进行光刻胶制作，然后通过磁控溅射依次溅射镀Mo层、W层和Ti层，然后进行真空蒸发镀Au层，将制作好金属电极的GaAs光导开关用丙酮超声清洗，除去内圆部分溅射的金属即可得到GaAs欧姆接触电极，再用去离子水清洗，通过氮气吹干，通过在氩气氛围中高温退火，以实现欧姆接触。
进一步的，在GaAs衬底上端通过光刻技术进行光刻胶制作前，首先对GaAs衬底做抛光处理，去除GaAs衬底表面的氧化物，首先将SiC衬底依次通过丙酮、酒精、去离子水各超声清洗5-10min，然后用浓H2SO4浸泡5-10min，再依次通过丙酮、酒精和去离子水各超声清洗5-10min，然后通过氮气吹干。
进一步的，将抛光后的GaAs衬底安装在甩胶机上，在抛光后的GaAs衬底表面滴入光刻胶，然后通过甩胶机匀速转动即得到均匀的、没有缺陷的光刻胶膜；采用光刻胶为正性光刻胶SUN-110P；甩胶机转速为2000转/min-3000转/min；将得到光刻胶膜的GaAs衬底进行前烘：将样品置于90-110℃的加热台上，烘烤85-95s；用波长为360-370nm的紫外光曝光175-185s，结束后取下样品，将曝光后的GaAs衬底置于正胶显影液不少于55s，用去离子水冲洗不少于30s，除掉显影液残留，再用氮气吹干即可得到光刻后带有电极图像的GaAs衬底。
进一步的，磁控溅射过程中在Ar气氛围下进行，功率为20-180W，溅射气压为1.1-1.3Pa。
进一步的，真空蒸发镀膜蒸镀Au层，真空度为5×10-4Pa。
进一步的，首先在石英衬底上通过磁控溅射生成铜层，在铜层上通过亚硫酸盐镀金法电镀Au层，Au层厚度为3um。
进一步的，将GaAs接触电极的接触层和石英衬底上的Au层接触，在氩气氛围中，650-800℃高温退火1-2min，使其二者粘合封装在一起，即可完成GaAs欧姆接触电极。
一种GaAs半导体表面欧姆接触电极，其特征在于，GaAs上依次为Mo层、W层和、Ti层、Au层和Cu层。
进一步的，其中Mo层厚度为20nm；W层厚度为40nm；Ti层厚度为；Au层厚度为3.1um；Cu层厚度为100-200nm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种GaAs半导体表面欧姆接触电极及其制作方法，首先通过在GaAs半导体表面做接触电极，然后再在石英衬底上依次生成Cu层和Au层，将石英衬底上的Au层与GaAs上接触电极的接触层通过退火粘合封装在一起，然后抛光去除石英衬底，即可得到GaAs欧姆接触电极，通过在石英衬底上以铜层为过渡层，进行金层的制作，克服了金层与石英衬底难键和的问题，完成加厚金层的单独支座，克服了金层通过磁控溅射、真空蒸发方法很难制备出易于键合的微米级厚度的金层的问题，因此将加厚金层单独用电镀的方法来制作，Mo、W、Ti金属熔点非常高，退火后金属间形成合金，电阻降低通过本方法制作的GaAs接触电极使得器件可以非常容易地键合到电路中测试使用，器件可以工作在更高的温度，得到更好的器件性能表现。
附图说明
图1为GaAs表面做接触电极结构示意图。
图2为石英衬底加厚电极层结构示意图。
图3为本发明GaAs半导体表面欧姆接触电极结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细描述：
一种GaAs半导体表面欧姆接触电极的制作方法，具体包括以下步骤：
首先在GaAs半导体表面做接触电极如图1所示，在石英衬底上依次生成Cu层和Au层如图2所示，将石英衬底上的Au层与GaAs上接触电极的接触层通过退火粘合封装在一起，如图3所示，然后抛光去除石英衬底，即可得到GaAs欧姆接触电极。
具体的，将GaAs衬底上端通过光刻技术进行光刻胶制作，然后通过磁控溅射依次溅射镀Mo层、W层和Ti层，然后进行真空蒸发镀Au层，将制作好金属电极的GaAs光导开关用丙酮超声清洗，除去内圆部分溅射的金属即可得到GaAs欧姆接触电极，再用去离子水清洗，通过氮气吹干，通过在氩气氛围中高温退火，以实现欧姆接触；
在GaAs衬底上端通过光刻技术进行光刻胶制作前，首先对GaAs衬底做抛光处理，去除GaAs衬底表面的氧化物，首先将SiC衬底依次通过丙酮、酒精、去离子水各超声清洗5-10min，然后用浓H2SO4浸泡5-10min，再依次通过丙酮、酒精和去离子水各超声清洗5-10min，然后通过氮气吹干，置于光学显微镜下观察，看表面是否洁净，采用这种处理方法除去SiC衬底表面的氧化物；其中酒精浓度大于95％，浓硫酸浓度大于95％；
在GaAs衬底上端通过光刻技术进行光刻胶制作，具体的：将抛光后的GaAs衬底安装在甩胶机上，在抛光后的GaAs衬底表面滴入光刻胶，然后通过甩胶机匀速转动即得到均匀的、没有缺陷的光刻胶膜；采用光刻胶为正性光刻胶SUN-110P；甩胶机转速为2000转/min-3000转/min；将得到光刻胶膜的GaAs衬底进行前烘：将样品置于90-110℃的加热台上，烘烤85-95s；通过前烘挥发光刻胶膜中的溶剂，减小灰尘对光刻胶膜的污染，同时由于光刻胶膜高速旋转而产生的应力，提高了光刻胶膜与衬底之间的黏附性；使用URE2000光刻机，用显微镜将前烘后的GaAs衬底与掩模板上所选图形进行对准，然后用波长为360-370nm的紫外光曝光175-185s，结束后取下样品，要注意不能接触短波长光源以免发生二次曝光；将曝光后的GaAs衬底置于正胶显影液不少于55s，用去离子水冲洗不少于30s，除掉显影液残留，再用氮气吹干即可得到光刻后带有电极图像的GaAs衬底，在显微镜下观测光刻后的图形是否完整；
磁控溅射过程中在Ar气氛围下进行，功率为20-180W，溅射气压为1.1-1.3Pa；
真空蒸发镀膜蒸镀Au层，真空度为5×10-4Pa。
首先在石英衬底上通过磁控溅射生成铜层，在铜层上通过亚硫酸盐镀金法电镀Au层，Au层厚度为3um。
将GaAs接触电极的接触层和石英衬底上Au层接触，在氩气氛围中，650-800℃高温退火1-2min，使其二者粘合封装在一起，即可完成GaAs欧姆接触电极。
由上述方法制备而来的GaAs半导体表面欧姆接触，GaAs上依次为Mo层、W层和、Ti层、Au层和Cu层；其中Mo层厚度为20nm；W层厚度为40nm；Ti层厚度为；Au层厚度为3.1um；Cu层厚度为100-200nm。
Claims (8)
1.一种GaAs半导体表面欧姆接触电极的制作方法，其特征在于，具体包括以下步骤：首先在GaAs半导体表面做接触电极，在石英衬底上依次生成Cu层和Au层，将石英衬底上的Au层与GaAs上接触电极的接触层通过退火粘合封装在一起，然后抛光去除石英衬底，即可得到GaAs欧姆接触电极；
将GaAs衬底上端通过光刻技术进行光刻胶制作，然后通过磁控溅射依次溅射镀Mo层、W层和Ti层，然后进行真空蒸发镀Au层，将制作好金属电极的GaAs光导开关用丙酮超声清洗，除去内圆部分溅射的金属即可得到GaAs欧姆接触电极，再用去离子水清洗，通过氮气吹干，通过在氩气氛围中高温退火，以实现欧姆接触；
磁控溅射过程中在Ar气氛围下进行，功率为20-180W，溅射气压为1.1-1.3Pa。
2.根据权利要求1所述的一种GaAs半导体表面欧姆接触电极的制作方法，其特征在于，在GaAs衬底上端通过光刻技术进行光刻胶制作前，首先对GaAs衬底做抛光处理，去除GaAs衬底表面的氧化物，首先将SiC衬底依次通过丙酮、酒精、去离子水各超声清洗5-10min，然后用浓H2SO4浸泡5-10min，再依次通过丙酮、酒精和去离子水各超声清洗5-10min，然后通过氮气吹干。
3.根据权利要求2所述的一种GaAs半导体表面欧姆接触电极的制作方法，其特征在于，将抛光后的GaAs衬底安装在甩胶机上，在抛光后的GaAs衬底表面滴入光刻胶，然后通过甩胶机匀速转动即得到均匀的、没有缺陷的光刻胶膜；采用光刻胶为正性光刻胶SUN-110P；甩胶机转速为2000转/min-3000转/min；将得到光刻胶膜的GaAs衬底进行前烘：将样品置于90-110℃的加热台上，烘烤85-95s；用波长为360-370nm的紫外光曝光175-185s，结束后取下样品，将曝光后的GaAs衬底置于正胶显影液不少于55s，用去离子水冲洗不少于30s，除掉显影液残留，再用氮气吹干即可得到光刻后带有电极图像的GaAs衬底。
4.根据权利要求1所述的一种GaAs半导体表面欧姆接触电极的制作方法，其特征在于，真空蒸发镀膜蒸镀Au层，真空度为5×10-4Pa。
5.根据权利要求1所述的一种GaAs半导体表面欧姆接触电极的制作方法，其特征在于，首先在石英衬底上通过磁控溅射生成铜层，在铜层上通过亚硫酸盐镀金法电镀Au层，Au层厚度为3um。
6.根据权利要求1所述的一种GaAs半导体表面欧姆接触电极的制作方法，其特征在于，将GaAs接触电极的接触层和石英衬底上的Au层接触，在氩气氛围中，650-800℃高温退火1-2min，使其二者粘合封装在一起，即可完成GaAs欧姆接触电极。
7.一种基于权利要求1制作方法制备的GaAs半导体表面欧姆接触电极，其特征在于，GaAs上依次为Mo层、W层、Ti层、Au层和Cu层。
8.根据权利要求7所述的GaAs半导体表面欧姆接触电极，其特征在于，其中Mo层厚度为20nm；W层厚度为40nm；Ti层厚度为；Au层厚度为3.1um；Cu层厚度为100-200nm。
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| GR01 | Patent grant | ||
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