[发明专利]半绝缘自支撑氮化镓材料表面欧姆接触的制备方法

说明书

本发明公开了一种半绝缘自支撑氮化镓材料表面欧姆接触的制备方法。在一典型实施方案中，所述制备方法包括：s11、在氮化镓材料镓面蒸镀Ti/Al/Ni/Au四层金属；s12、在氮气气氛下退火，形成欧姆接触。或者，所述制备方法包括：s21、对氮化镓材料氮极性面进行表面处理，采用感应离子耦合刻蚀氮极性面以去除表面损伤层，通过退火进行表面修复；s22、在氮化镓材料氮极性面蒸镀Ti/Al/Ni/Au四层金属，形成欧姆接触。本发明使用简单的工艺，就可以获得在半绝缘自支撑氮化镓衬底制备欧姆接触。同时避免台阶的刻蚀，光刻图形简单，使用的是常规的钛/铝/镍/金这四层金属，对于工艺的加工要求十分简单。

技术领域

本发明涉及一种半绝缘自支撑氮化镓材料表面欧姆接触的制备方法，主要应用于垂直氮化镓器件。

背景技术

在第三代半导体中，GaN以高迁移率、禁带宽度大、击穿电场强、抗辐射性强等优异的性能在在半导体激光器、紫外探测器、发光二级管还有功率开关器件等半导体器件上有着重大的应用。近年来由于在抗辐射性、高熔点、化学稳定性方面具有优良的性质，GaN基探测器在核探测器领域也受到关注和研究。早期的半导体核探测器如Li漂移Si、高纯Ge核探测器对核辐射的抗性较差，在核辐射下性能容易变差。而且这些探测器虽然具有较高的探测效率和能量分辨率，但需要在低温的条件下工作，使用和携带不方便。GaN核辐射探测器在理论上可以承受比Si探测器要高出两个量级的辐射剂量，其更优异的辐射抗性、化学稳定性和耐高温性，很有希望取代传统的半导体核辐射探测器，在未来环境监测、核医学、核武器探测、航空航天等方面起到重大作用。

目前受到GaN材料生长技术的限制，本征高阻的GaN难以获得，而通常非故意掺杂的GaN材料具有较高的背景载流子浓度，使得该材料在器件应用上具有很高的暗电流。当在GaN材料中掺入一些金属元素，比如铁、碳等，作为深受主起到补偿电荷的作用，使得其电阻率可以高达108～109Ωcm。因此即使工作在较高的偏压下，也还具有较小的漏电流。目前，获得高阻自支撑GaN一般都是利用HVPE方法生长GaN的同时，进行Fe掺杂，就可以形成半绝缘的GaN材料，同时获得的材料具有高阻跟高质量的特点。

垂直器件比平面器件在载流子注入、热稳定等方面具有更优异的性能。对于GaN核探测器来说，形成接触电阻小且热稳定性能好的欧姆接触是器件能稳定工作的必备条件，但是目前在低载流子浓度的半绝缘GaN如何实现良好欧姆接触是十分困难的。由于半绝缘高阻的特性，使得即使获得的欧姆接触比接触电阻率十分大。因此，获得更小比接触电阻率的欧姆接触对探测器的在大功率下的应用是十分必要的。

在一般的Si掺杂或者非故意掺杂的氮化镓材料，其电阻率较小，使用一般的电阻率测试方法，例如霍尔测试方法等，能较容易地测量出氮化镓样品的电阻率。但是对于半绝缘的氮化镓大多是铁掺杂或者碳掺杂，掺杂后半绝缘氮化镓电阻率非常大，通常可以达到10⁸Ωcm以上。实验发现由于电阻率太高，使用霍尔的方法测试半绝缘氮化镓电阻率不可行，测得的结果电阻率跟实际电阻率差10³以上，因此测试结果很不准确。目前测试其电阻率使用的是非接触式的方法。非接触式方法测量需要样品的表面不能有其他金属结构，而且对形状大小有要求，测试较麻烦，对测量的样品的要求高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半绝缘自支撑氮化镓材料表面欧姆接触的制备方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例公开了一种半绝缘自支撑氮化镓材料表面欧姆接触的制备方法，包括在氮化镓材料镓面和/或氮极性面制备欧姆接触，其中，

氮化镓材料镓面制备欧姆接触方法包括：

s11、在氮化镓材料镓面蒸镀Ti/Al/Ni/Au四层金属；

s12、在氮气气氛下退火，形成欧姆接触，

或者，氮化镓材料氮极性面制备欧姆接触方法包括：