[发明专利]一种氢终端金刚石隧穿欧姆接触电阻的制备方法

说明书

本发明提供的一种氢终端金刚石隧穿欧姆接触电阻的制备方法，采用超薄高功函数介质层在氢终端金刚石表面形成超高浓度的空穴层，然后淀积一层金属，利用隧穿原理形成欧姆接触，极大降低欧姆接触电阻。本发明可以兼容现有工艺，操作简单成本低，不需要额外工艺设备，应用前景良好。

技术领域

本发明属于微电子技术材料生长技术领域，具体涉及一种氢终端金刚石隧穿欧姆接触电阻的制备方法。

背景技术

金刚石是在第三代宽禁带半导体材料GaN之后的新一代超宽禁带的半导体材料，具有禁带宽度大、载流子迁移率高等优点，在高频、大功率电子器件中有着巨大的应用潜力。而金刚石体掺杂一直难以实现，因此表面以C-H键覆盖的氢终端金刚石成为了金刚石场效应晶体管研究的主流选择。

研究表明，欧姆接触电阻较大，会严重阻碍器件的特性。目前，氢终端金刚石欧姆接触主要是基于Au、Ti/Au、Pd等金属制备，在制备过程中虽然经过退火等工艺，在一定程度上降低了欧姆接触电阻值，但与Si、GaN等其他半导体欧姆接触电阻值相比，至少高出一个数量级。

因此，现有制备方法制备出的氢终端金刚石欧姆接触电阻值较大，不能满足器件的性能要求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种氢终端金刚石隧穿欧姆接触电阻的制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供的一种氢终端金刚石隧穿欧姆接触电阻的制备方法包括：

选择CVD外延的氢终端金刚石作为衬底；

将所述衬底依次在丙酮、酒精、去离子水中进行清洗；

将清洗完成的衬底进行氢等离子体表面处理，形成氢终端金刚石；

在所述氢终端金刚石上沉积一层0.5-1.0nm的高功函数介质，以使所述高功函数介质在所述氢终端金刚石表面形成高浓度空穴层；

在沉积高功函数介质的氢终端金刚石表面沉积一层金属层，以使所述金属层、高浓度空穴层与氢终端金刚石形成低欧姆接触电阻；

对沉积后的氢终端金刚石进行退火处理。

可选的，所述衬底的厚度为0.3-1.0mm，将所述衬底进行清洗的时间为5-30min。

可选的，所述将清洗完成的衬底进行氢等离子体表面处理，形成氢终端金刚石包括：

将将清洗完成的衬底置于微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)系统中，进行氢等离子体表面处理，形成氢终端金刚石。

可选的，对衬底进行氢等离子体表面处理时，所述微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)系统的氢气流量为200～1000sccm，温度为600-900℃，压强为50-200mbar，微波功率为1000-3000W，处理时间为10-30min，甲烷浓度为0.1-1％。

可选的，所述高功函数介质为M_oO₃、WO₃或V₂O₅。

可选的，所述在沉积高功函数介质的氢终端金刚石表面沉积一层金属层包括：

在沉积高功函数介质的氢终端金刚石表面沉积一层，厚度为20-100nm的Au层。

可选的，所述对沉积后的氢终端金刚石进行退火处理包括：

对沉积后的氢终端金刚石在快速热退火设备中退火2-10min，完成欧姆接触电阻的制备，其中，退火温度为300-700℃。