专利名称：氮化铝晶体上的欧姆接触电极结构的制作方法
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AlxGai_xN等。GaN基三 元合金AlxGai_xN，随A1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，A1N是GaN基材料中带隙最宽的 半导体材料，由A1N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， A1N材料的生长已无技术障碍，但由于A1N带隙太宽，在国际尚未有报道实现A1N材料上的 欧姆接触。2007年，R.Dahal等制备了基于A1N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A1N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A1N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A1N层和厚度为0. 4微米的本征型A1N。一在本征型A1N层上通过电子束蒸发依次制作厚度为15 25 ii m的钒金属层3， 厚度为50 100 ii m的铝金属层4，厚度为15 25 ii m的钒金属层5、厚度为50 100 y m 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 A1N 上。[0009]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η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 25 μ m/50 100 μ m/15 25 μ m/50 IOOym0 (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η电极区域，形成注入窗口。4.采用高能离子注入机注入形成η型材料的In离子，注入剂量大于lX1014cm_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。
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
以下结合我们的实施例以及说明书附图来说明详细的过程。本发明一种实现AlN 材料上欧姆接触的方法，具体的制作工艺为1.利用光刻和掩膜方法，在AlN材料表面光刻图形2，留出η电极区域；马上放入 电子束蒸发腔体中，在材料表面依次生长钒金属层3/铝金属层4/钒金属层5/金金属层6， 厚度依次为18 μ m/85 μ m/20 μ m/50 μ m。如图2所示。2.进行浮胶处理后进行第二次光刻图形2，露出η电极区域，勻胶时注意光刻胶的 厚度须达到5μπι以上。3.进行离子注入In离子，注入剂量/能量为5X 1015cnT7220KeV。4.注入完成后进行浮胶处理，并对材料进行快速热处理，处理条件为氮气气氛 中，750°C，30s。5.利用光刻和掩膜的方法，露出对欧姆接触进行加厚的区域7。对AlN欧姆接触 进行部分区域进行加厚，将方便测试；加厚金属为铬(20 μ m)/金(300 μ m)。完成欧姆接触 的制备工作。
权利要求一种氮化铝晶体上的欧姆接触电极结构，其特征在于在依次生长有厚度为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的衬底(1)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)，采用高能离子注入机注入In离子退火后形成欧姆接触电极。
专利摘要本专利公开了一种AIN晶体上的欧姆接触电极结构，AIN材料结构包括一衬底；一AIN缓冲层；一本征型AIN层。通过先在本征型AIN上生长欧姆接触电极结构钒金属层/铝金属层/钒金属层/金金属层，厚度依次为15～25μm/50～100μm/15～25μm/50～100μm；然后进行In离子注入，注入剂量大于1×1014cm-2，能量大于150keV；并进行高温退火激活工艺，制备出AIN材料上的欧姆接触。AIN欧姆接触的实现，有助于解决日盲型材料的欧姆接触问题，提高日盲器件的性能；并解决了制备高性能真空紫外响应器件的瓶颈。真空紫外器件的研制，将能为我国的太空探测提供技术支撑。
文档编号H01L31/0224GK201556629SQ20092027239
公开日2010年8月18日 申请日期2009年11月18日 优先权日2009年11月18日
发明者储开慧, 包西昌, 戴江, 李向阳, 许金通, 陈长清 申请人:中国科学院上海技术物理研究所