[发明专利]一种n型GaAs欧姆接触电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种n型GaAs欧姆接触电极材料及其制备方法，本发明在n型GaAs基片上采用掩膜法设置两个电极区，采用离子溅射法，在两个电极区先溅射AuGeNi合金，再溅射Au，构成两个相对应的AuGeNi/Au电极结构；最后高温退火，得到n型GaAs的稳定欧姆接触的电极。本发明方法制备的n型GaAs的欧姆接触电极，经检测，电极组分均匀，表面平整光滑。两电极之间的I‑V曲线具有很好的线性和对称关系，电极电阻率远小于GaAs基片的电阻率，其性能指标均符合稳定接触的电极要求，可成功应用于n型GaAs相关的器件中。本发明方法与现有技术的制作工艺相比，设备成本低，流程简短、节省电极材料，具有良好的经济效益和实用价值，特别适合科研实验室使用。

技术领域

本发明属于光电技术领域，涉及一种半导体材料的制备，特别涉及一种n型GaAs欧姆接触电极材料及其制备方法。

背景技术

砷化镓（ GaAs）是一种Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体，具有闪锌矿的晶状结构。它具有一些优于硅的性能，已成为仅次于硅材料的重要半导体材料。它可以制成电阻率比硅、锗高3个数量级以上的半绝缘高阻材料,应用于光电导开关、集成电路衬底、红外探测器、γ光子探测器等。另外，砷化镓电子迁移率比硅高6倍，使其成为超高速、超高频器件和集成电路的必需品。它还被广泛使用于军事领域，是激光制导导弹的重要材料。可见，它在现代先进技术中具有很高的应用价值。然而不同的欧姆接触电极材料对它的光电性能影响很大，因此获取良好的欧姆接触电极材料及其制备技术仍处于不断的探求之中。

所谓的欧姆接触是指半导体材料与电极之间具有线性并且对称的电流-电压特性曲线的接触方式。早期，n型GaAs是使用AuGe共晶合金制作电极，其工艺是在真空蒸镀后，再高温退火以实现共晶化，但在此过程中Au容易起球，造成电极体的凹凸不平，更甚者可使电极脱落；为了解决该问题，业内研究者在共晶过程中加入了Ni防止了Au的起球；在再后来的工艺改进中又加入氮化钨（WN）作为防扩散层，最后再蒸镀Au形成欧姆接触电极。目前，比较成熟的n型GaAs欧姆接触电极材料为Au wt88%（重量百分比），Ge wt12%，+Ni wt5%的AuGeNi/Au电极。其制备工艺一般采用蒸镀法。这种方法的缺点是：蒸镀时为了防止合金氧化需要很高的真空度，仅使用机械泵抽气无法达到要求，须配备分子泵，致使设备造价高昂。并且，在蒸镀过程中材料扩散到整个腔体中，浪费严重，清洗麻烦。为此，寻求获得工艺简单、成本较低的n型GaAs的欧姆接触电极的方法，一直是业内科技人员致力于研究的课题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种n型GaAs欧姆接触电极材料及其制备方法，本发明通过一种简便而低成本的工艺技术，制备出性能良好的n型GaAs欧姆接触电极。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种n型GaAs欧姆接触电极材料，以n型GaAs为基片，在n型GaAs基片上采用掩膜法设置两个电极区，在两个电极区先溅射有AuGeNi合金层，再在AuGeNi合金层上溅射有Au层，形成两个相对应的AuGeNi/Au电极。

进一步的，所述AuGeNi合金层厚度为50~70 nm，所述Au层厚度为100~120 nm。

本发明的进一步改进方案为：

一种n型GaAs欧姆接触电极材料的制备方法，包括以下步骤：在n型GaAs基片上采用掩膜法设置两个电极区，采用离子溅射法，在两个电极区先溅射AuGeNi合金，再溅射Au，构成两个相对应的AuGeNi/Au电极结构；最后高温退火，得到n型GaAs的稳定欧姆接触的电极。

进一步的，所述AuGeNi合金组分为：Au 88wt%，Ge 12wt%，+Ni 5wt%；所述金Au纯度99.99%。

进一步的，溅射AuGeNi合金时，AuGeNi合金靶与基片距离为5 cm，打开机械泵，将腔内真空抽至2Pa，冲入空气调整腔内气压到6 Pa即可开始溅射，溅射过程通过微调气压使电流保持5 mA。