[实用新型]一种化合物半导体的金属化结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种化合物半导体的金属化结构。

背景技术

随着信息技术的不断发展，化合物半导体在微电子学和光电子学领域中发挥的作用越来越巨大。以碲镉汞（HgCdTe）、锑化铟（InSb）、铟镓砷（InGaAs）等化合物半导体为基础材料制备的红外焦平面阵列已成为当今红外探测器发展的主流。此类红外焦平面探测器在目标搜寻、导弹预警探测、情报侦察等领域有着广阔的应用前景。

InGaAs、InSb是典型的III-V族化合物半导体，HgCdTe是典型的Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体。在半导体器件工艺中，每个半导体器件都需要金属化，从而形成金属和半导体的欧姆接触，以实现良好的电特性，用于红外探测器制备的化合物半导体器件也不例外。但是红外探测器会工作在许多恶劣的环境下，比如高压力、高真空等宇航太空环境中，金属化结构可能与化合物半导体分离，导致器件失效。因此，对用于红外探测器的金属化结构提出了更严格的要求，就是既要满足可以形成小的欧姆电阻的电学特性要求，又要满足能与化合物半导体有稳定的力学接触的要求。

在夏普公司，专利号86108717中，指出了一种GaAlAs等化合物半导体底板上，先形成钛膜，再形成一层以金为主的合金层。此方法的不足是：钛膜是传统硅工艺常用的金属化打底层材料。钛膜线膨胀系数与硅，锗等单质半导体匹配，但与大多数化合物半导体材料的热膨胀系数不匹配，加之钛为难溶金属，很难和化合物半导体形成合金。虽然此方法在合金化后可以形成了良好的欧姆接触，但是金属化结构与底板之间的附着力不好，可靠性不高。

实用新型内容

本实用新型提供一种化合物半导体的金属化结构，用以解决现有技术中金属化结构与底板之间的附着力不好，可靠性不高的问题。

具体地，本实用新型提供的化合物半导体的金属化结构，包括：

化合物半导体衬底，以及自化合物半导体衬底向上依次制备的第一层金属薄膜、第二层金属薄膜、第三层金属薄膜和电极层金属薄膜，形成化合物半导体的金属化层状结构；

其中，各层金属薄膜的厚度均小于1μm，各层金属薄膜的总厚度小于2μm，且所述第三层金属薄膜的厚度大于所述第二层金属薄膜和所述电极层金属薄膜的厚度；

所述第一层金属薄膜的材料为与化合物半导体衬底材料的共晶点在150℃～450℃范围内的金属材料；所述第二层金属薄膜的材料为激活能在150kJ/mol～500kJ/mol范围内的金属材料；所述第三层金属薄膜的材料为与第二层金属薄膜材料和电极层金属薄膜材料在硬度和弹性模量两个力学参数上相匹配的金属材料。

可选地，本实用新型所述化合物半导体的金属化结构中，所述第一层金属薄膜的厚度为200～6000埃；所述第二层金属薄膜的厚度为100～3000埃；所述第三层金属薄膜的厚度为200～6000埃；所述电极层金属薄膜的厚度为100～3000埃。

可选地，本实用新型所述化合物半导体的金属化结构中，所述电极层金属薄膜的材料为电导率大于3.0×10⁷S·m^-1，且化学性质稳定的金属材料。

可选地，本实用新型所述化合物半导体的金属化结构中，所述第一层金属薄膜的材料为Ni、In、Ge、Al或Au；所述第二层金属薄膜的材料为Au、Pt、Ti或Cr；所述第三层金属薄膜的材料为Pd或Ni；所述电极层金属薄膜的材料为Au或Pt。

可选地，本实用新型所述化合物半导体的金属化结构中，所述第一层金属薄膜、第二层金属薄膜、第三层金属薄膜和电极层金属薄膜通过离子束溅射设备制备得到。

可选地，本实用新型所述化合物半导体的金属化结构中，所述离子溅射设备制备各层金属薄膜时在同一真空腔室内、同一真空度下制备。

可选地，本实用新型所述化合物半导体的金属化结构中，通过所述离子束溅射设备溅射各层金属薄膜结束后，进行真空热处理；其中，真空热处理时，退火温度为250℃～400℃，保温时间30min～2h。

本实用新型有益效果如下：

本实用新型所述技术方案消除了化合物半导体的金属化结构出现膜基分离的现象，实现了化合物半导体金属化结构即具有良好的电学特性，又具有稳定的力学特性，大大提高了化合物半导体器件的可靠性，大大提高了红外探测器的成品率，结构简单，重复性好。

附图说明