CN108461404B - 一种氧化镓欧姆接触电极的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于半导体器件欧姆接触电极制作技术领域，提供了一种氧化镓欧姆接触电极的制备方法，步骤如下：步骤1、在氧化镓层上依次预沉积镁层和金层，镁层的厚度为1nm～1mm，金层的厚度为1nm～1mm；步骤2、将上述样品进行热处理，热处理的条件如下：热处理温度为100℃～800℃；热处理时间为30s～3600s；热处理压强为1×10‑6Pa～1×106Pa；热处理气氛为真空或惰性气体；步骤3、温度降到室温后，取出，即为氧化镓欧姆接触电极。本发明创新在于设计了一种基于镁金合金的新型氧化镓欧姆接触电极，其制备工艺简单，对氧化镓材料无损伤，特别适用于研制电子浓度较低的氧化镓基器件。

Description

一种氧化镓欧姆接触电极的制备方法
技术领域
本发明属于半导体器件欧姆接触电极制作技术领域，尤其涉及一种新型氧化镓欧姆接触电极的制备方法。
背景技术
以氧化镓为代表的第三代宽禁带半导体材料因其禁带宽度大、击穿场强高、电子饱和漂移速度高、耐腐蚀和抗辐照等突出优点，在制作高效率紫外探测器、气体传感器、友好型生物传感器，以及高频、高功率、抗辐射等电子器件方面具有重要应用，具有电子或者空穴导电特性的氧化镓材料是制备上述各类器件的基础，也是当今氧化镓材料制备领域的研究热点。非掺杂的氧化镓材料大多表现出高电阻率特性，可通过掺入适量施主型掺杂剂使得其表现出电子导电特性，与此同时其电阻率得以显著降低。获得良好的欧姆接触是研制和应用氧化镓基器件的前提条件。目前制备氧化镓欧姆接触电极的方法主要利用的是隧穿机制。该技术路线的特点是，将与金属电极接触的氧化镓材料近表面局部区域进行重掺杂，提高电子浓度，金属与半导体接触后，利用电子的隧穿效应，实现欧姆接触特性。相比之下，其工艺较为复杂，且重掺杂后对材料晶体质量的损伤严重。此外，也有利用金属材料与氧化镓反应，在氧化镓表面制造氧空位的方法来增加电子浓度、实现电子隧穿，进而形成欧姆接触的技术路线。相比之下，其对器件表面的晶体质量损伤较为明显，且氧空位缺陷不稳定导致欧姆接触特性的稳定性较差。
发明内容
本发明基于半导体能带理论，采用金属功函数与氧化镓电子亲合势相匹配的技术路线，提供一种简单且对氧化镓晶格无损的欧姆接触电极。具体是在氧化镓上沉积一层镁层和金层，而后在惰性气体保护下，在特定温度窗口范围内进行热处理，使得镁和金能够形成特定合金结构，实现合金功函数与氧化镓电子亲合势相匹配，进而形成欧姆接触特性。
本发明的技术方案：
一种氧化镓欧姆接触电极的制备方法，步骤如下：
步骤1、在氧化镓层1上依次预沉积镁层2和金层3，镁层2的厚度为1nm～1mm，金层3的厚度为1nm～1mm；
所述的沉积方法是溶胶凝胶法、热蒸发法、电子束蒸发法、磁控溅射法、激光脉冲沉积、原子层外延或分子束外延法。
步骤2、将上述样品进行热处理，热处理的条件如下：
热处理温度为100℃～800℃；
热处理时间为30s～3600s；
热处理压强为1×10-6Pa～1×106Pa；
热处理气氛为真空、惰性气体中的一种或组合；其中惰性气体包括氮气、氩气等，及其混合气体；
热处理过程中所用的加热器设备包括有单温区或多温区控制的箱式炉、管式炉和RTP快速退火炉。
步骤3、温度降到室温后，取出，即为氧化镓欧姆接触电极。
进一步，所述的镁层2的厚度为20nm～1000nm。
进一步，所述的金层3的厚度为20nm～1000nm。
进一步，热处理的条件如下：
热处理温度为300℃～600℃；
热处理时间为120s～600s；
热处理压强为1×10-1Pa～5×105Pa。
本发明的有益效果：本发明创新在于设计了一种基于镁金合金的新型氧化镓欧姆接触电极，其制备工艺简单，对氧化镓材料无损伤，特别适用于研制电子浓度较低的氧化镓基器件。
附图说明
图1是具有镁和金预沉积层的氧化镓样品结构示意图。
图2是热处理后具有镁金合金电极的氧化镓样品结构示意图。
图中：1氧化镓层；2镁层；3金层；4镁金合金层。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例1
本实施例提供了一种氧化镓欧姆接触电极，包括以下工艺步骤：
步骤1.在氧化镓层上，采用磁控溅射的方法，预沉积一定厚度的镁层和金层，镁层的厚度为100nm，金层的厚度为100nm；
步骤2.采用RTP快速退火炉，将上述样品进行热处理：
热处理温度为300摄氏度，热处理气氛为氮气，压强为1×104Pa，热处理时间为300s。
步骤3.温度降到室温后，取出，即为氧化镓欧姆接触电极。
实施例2
本实施例提供了一种氧化镓欧姆接触电极，包括以下工艺步骤：
步骤1.在氧化镓层上，热蒸发的方法，预沉积一定厚度的镁层和金层，镁层的厚度为500nm，金层的厚度为1000nm；
步骤2.采用RTP快速退火炉，将上述样品进行热处理：
热处理温度为400摄氏度，热处理气氛为氮气，压强为1×105Pa，热处理时间为300s。
步骤3.温度降到室温后，取出，即为氧化镓欧姆接触电极。
实施例3
本实施例提供了一种氧化镓欧姆接触电极，包括以下工艺步骤：
步骤1.在氧化镓层上，采用电子束蒸发的方法，预沉积一定厚度的镁层和金层，镁层的厚度为1000nm，金层的厚度为1000nm；
步骤2.采用管式退火炉，将上述样品进行热处理：
热处理温度为500摄氏度，热处理气氛为氩气，压强为1×105Pa，热处理时间为500s。
步骤3.温度降到室温后，取出，即为氧化镓欧姆接触电极。
实施例4
本实施例提供了一种氧化镓欧姆接触电极，包括以下工艺步骤：
步骤1.在氧化镓层上，采用电子束蒸发的方法，预沉积一定厚度的镁层和金层，镁层的厚度为1000nm，金层的厚度为1500nm；
步骤2.采用箱式退火炉，将上述样品进行热处理：
热处理温度为600摄氏度，热处理气氛为氩气，压强为5×105Pa，热处理时间为500s。
步骤3.温度降到室温后，取出，即为氧化镓欧姆接触电极。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种氧化镓欧姆接触电极的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1、在氧化镓层(1)上依次预沉积镁层(2)和金层(3)，镁层(2)的厚度为1nm～1mm，金层(3)的厚度为1nm～1mm；
步骤2、将步骤1得到的样品进行热处理，热处理使得镁层和金层能够形成特定合金结构，实现合金功函数与氧化镓电子亲合势相匹配，进而形成欧姆接触特性；热处理的条件如下：
热处理温度为100℃～800℃；
热处理时间为30s～3600s；
热处理压强为1×10-6Pa～1×106Pa；
热处理气氛为真空、惰性气体中的一种或两种以上组合；
步骤3、温度降到室温后，取出，即为氧化镓欧姆接触电极。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的镁层(2)的厚度为20nm～1000nm；所述的金层(3)的厚度为20nm～1000nm。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的热处理的条件如下：
热处理温度为300℃～600℃；
热处理时间为120s～600s；
热处理压强为1×10-1Pa～5×105Pa。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的预沉积方法是溶胶凝胶法、热蒸发法、电子束蒸发法、磁控溅射法、激光脉冲沉积、原子层外延或分子束外延法。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的预沉积方法是溶胶凝胶法、热蒸发法、电子束蒸发法、磁控溅射法、激光脉冲沉积、原子层外延或分子束外延法。
6.根据权利要求1、2或5所述的制备方法，其特征在于，热处理过程中所用的加热器设备包括有单温区或多温区控制的箱式炉、管式炉和RTP快速退火炉。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，热处理过程中所用的加热器设备包括有单温区或多温区控制的箱式炉、管式炉和RTP快速退火炉。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，热处理过程中所用的加热器设备包括有单温区或多温区控制的箱式炉、管式炉和RTP快速退火炉。
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