[实用新型]氮化铝晶体上的欧姆接触电极结构无效
申请号: | 200920272392.1 | 申请日: | 2009-11-18 |
公开(公告)号: | CN201556629U | 公开(公告)日: | 2010-08-18 |
发明(设计)人: | 储开慧;许金通;包西昌;李向阳;戴江;陈长清 | 申请(专利权)人: | 中国科学院上海技术物理研究所 |
主分类号: | H01L31/0224 | 分类号: | H01L31/0224;H01L31/18 |
代理公司: | 上海新天专利代理有限公司 31213 | 代理人: | 郭英 |
地址: | 20008*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 氮化 晶体 欧姆 接触 电极 结构 | ||
技术领域
本专利涉及光电探测器制造工艺技术,具体指一种在氮化铝晶体上的欧姆接触电极结构。
背景技术
GaN基材料,或称GaN及其相关氮化物材料,是指元素周期表中III族元素铝、镓和V族元素氮形成的化合物AlN、GaN,以及由他们组成的多元合金材料AlxGa1-xN等。GaN基三元合金AlxGa1-xN,随Al组分的变化带隙在3.4~6.2eV之间连续变化。GaN基材料由于其直接带隙、截止波长可调、抗辐射能力强、对可见光不响应等特性,使之成为制备高性能半导体紫外探测器的首选材料。一般而言,氮化镓基探测器,可分为可见盲波段工作和日盲波段工作,分别对应于300~365nm和240~280nm;另外,AlN是GaN基材料中带隙最宽的半导体材料,由AlN制备的器件响应在200nm以内,只适于在真空环境中的应用研究,故常被称为真空紫外波段。日盲型探测器和真空紫外探测器在军事和航天领域有广泛的应用前景,也是国外对我国实行严格禁运的高科技项目。
自上世纪90年代以来,随着宽禁带半导体材料和紫外探测器的迅猛发展,有关III-V族宽禁带半导体材料及器件的研究掀起了一个高潮。在GaN基探测器的发展过程中,氮化镓基材料的生长和欧姆接触是整个器件发展的基础,起着关键性的作用。目前,可见盲材料和器件的工艺都已经很成熟;日盲波段对于材料生长和器件工艺的要求都很高,而日盲型材料的欧姆接触问题,更是严重制约着日盲型探测器的性能的提高;在真空紫外波段,AlN材料的生长已无技术障碍,但由于AlN带隙太宽,在国际尚未有报道实现AlN材料上的欧姆接触。2007年,R.Dahal等制备了基于AlN材料的器件,他们将欧姆接触制备在禁带宽度较小的SiC衬底上,而SiC材料价格昂贵。2008年,A.BenMoussa等制备了在AlN材料上的金属-半导体-金属(MSM)器件,他们是通过肖特基接触引出器件信号的,但肖特基接触可靠性低。
发明内容
本专利的目的就是要提供一种在氮化铝晶体上的欧姆接触结构,解决氮化铝晶体器件欧姆接触电极的制作问题。
本发明的AlN晶体上欧姆接触的结构,其结构为:
一衬底1,该衬底为单面抛光或者双面抛光的蓝宝石(0001)晶片,在衬底上依次生长有厚度为0.1~2微米未掺杂的低温AlN层和厚度为0.4微米的本征型AlN。
一在本征型AlN层上通过电子束蒸发依次制作厚度为15~25μm的钒金属层3,厚度为50~100μm的铝金属层4,厚度为15~25μm的钒金属层5、厚度为50~100μm的金金属层6,形成欧姆接触电极。
一加厚电极7,该加厚电极一部分制作在欧姆接触电极上,一部分制作在本征型AlN上。
AlN晶体上欧姆接触的实现的工艺方法如下:
1.外延片清洗,在外延片上光刻图形2留出n电极区域。
2.将外延片立即放入电子束蒸发腔体,生长欧姆接触电极结构:钒金属层3/铝金属层4/钒金属层5/金金属层6,厚度依次为15~25μm/50~100μm/15~25μm/50~100μm。(图中各层厚度不成比例关系,仅供直观参考)
2.进行浮胶处理后,再一次光刻图形2,留出n电极区域,形成注入窗口。
4.采用高能离子注入机注入形成n型材料的In离子,注入剂量大于1×1014cm-2,能量大于150KeV。注入形状可以任意选择。
5.取出光刻胶,清洗外延片,选择合适的退火工艺激活注入离子,制备出AlN上的欧姆接触。
6.光刻后制作加厚电极7,以便测试用。该加厚电极一部分制作在AlN的欧姆接触上,一部分制作在AlN层上。(由于退火后,金属层之间以及金属和晶体之间会有互相渗透,图示仅供直观参考,并未标出。)
本专利的有益效果在于:
本专利通过实现AlN材料上的欧姆接触,将会解决带隙更窄的日盲型材料的欧姆接触问题,为日盲型器件的性能提高提供帮助;并且,AlN材料上欧姆接触的实现,改善了目前真空紫外器件中仅有可靠性低的肖特基接触的现状;将推进真空紫外波段响应的器件的制备,为我国的太空探测提供技术支撑。
附图说明
图1是生长欧姆接触电极之前的晶体结构示意图。
图2是离子注入工艺示意图。
图3是实施例中最终的结构示意图。
图4是实施例图中任意两个接触之间的电流-电压曲线。
具体实施方式
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H01L 半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件
H01L31-00 对红外辐射、光、较短波长的电磁辐射,或微粒辐射敏感的,并且专门适用于把这样的辐射能转换为电能的,或者专门适用于通过这样的辐射进行电能控制的半导体器件;专门适用于制造或处理这些半导体器件或其部件的方法或
H01L31-02 .零部件
H01L31-0248 .以其半导体本体为特征的
H01L31-04 .用作转换器件的
H01L31-08 .其中的辐射控制通过该器件的电流的,例如光敏电阻器
H01L31-12 .与如在一个共用衬底内或其上形成的,一个或多个电光源,如场致发光光源在结构上相连的,并与其电光源在电气上或光学上相耦合的