InGaN蓋帽層實現(xiàn)InAlN器件低溫歐姆接觸的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種InGaN蓋帽層實現(xiàn)InAlN器件低溫歐姆接觸的方法，涉及以襯底為特征的外延層生長方法【技術(shù)領(lǐng)域】。包括以下步驟：1）在襯底上生長氮化物材料結(jié)構(gòu)；2）在氮化物材料結(jié)構(gòu)上生長InAlN材料層；3）在InAlN材料層上生長InGaN材料蓋帽層。通過所述方法在進(jìn)行InAlN基器件歐姆接觸制作時，能降低退火溫度，改善金屬電極的表面質(zhì)量，提高器件的質(zhì)量；同時蓋帽層同材料外延一起生長，既改善器件的性能，又對器件工藝沒有影響。
【專利說明】InGaN蓋帽層實現(xiàn)I nAIN器件低溫歐姆接觸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及以襯底為特征的外延層生長方法【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種InGaN蓋帽層實現(xiàn)InAlN器件低溫歐姆接觸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以GaN為代表的第三代半導(dǎo)體材料正在興起，以其禁帶寬度大、低介電常數(shù)、電子飽和漂移速度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐高溫、耐腐蝕、抗輻射能力強(qiáng)等特性受到廣泛重視。在電子器件方面，GaN材料可用于高頻、高溫和大功率器件，在光電器件方面，GaN基材料可以用于發(fā)光二極管、激光器、探測器，實現(xiàn)紅外到紫外的全面覆蓋。
[0003]隨著GaN材料的發(fā)展，由于AlGaN和GaN晶格常數(shù)不同，存在應(yīng)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的可靠性和穩(wěn)定性不好，而InAlN/GaN材料相對于AlGaN/GaN材料具有很多優(yōu)點:I )Ina 17A10.83N與GaN晶格匹配，無應(yīng)力可以提高結(jié)構(gòu)的可靠性和穩(wěn)定性；2)InAlN材料與GaN之間具有更大的帶隙差對電子有更好的限制作用；3) InAlN材料強(qiáng)的自發(fā)極化效應(yīng)用于電子器件時可產(chǎn)生了比AlGaN/GaN結(jié)構(gòu)更高的溝道電子濃度；4)InAlN/GaN電子器件薄的勢壘厚度(一般低于IOnm)可以不使用凹槽柵，避免了柵的刻蝕損傷。
[0004]由于InAlN材料禁帶寬度大，因此InAlN器件歐姆接觸比較困難，退火溫度高于800°C而生長溫度為800°C左右，退火溫度高于800°C時對InAlN材料的質(zhì)量有影響，溫度越高影響越大。歐姆接觸是InAlN器件一大難題，但一直未有突破，研究進(jìn)展非常緩慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種InGaN蓋帽層實現(xiàn)InAlN器件低溫歐姆接觸的方法，通過所述方法在進(jìn)行InAlN基器件歐姆接觸制作時，能降低退火溫度，改善金屬電極的表面質(zhì)量，提高器件的質(zhì)量；同時蓋帽層同材料外延一起生長，既改善器件的性能，又對器件工藝沒有影響。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種InGaN蓋帽層實現(xiàn)InAlN器件低溫歐姆接觸的方法，其特征在于包括以下步驟:
1)在襯底上生長氮化物材料結(jié)構(gòu)；
2)在氮化物材料結(jié)構(gòu)上生長InAlN材料層；
3)在InAlN材料層上生長InGaN材料蓋帽層。
[0007]優(yōu)選的，在進(jìn)行完步驟3)之后在InGaN材料蓋帽層上進(jìn)行電子器件工藝的制作。
[0008]優(yōu)選的，所述氮化物材料結(jié)構(gòu)為GaN結(jié)構(gòu)、GaN/AlGaN結(jié)構(gòu)或AlN/GaN/AlGaN結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選的，在生長過程中使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積和分子束外延生長系統(tǒng)。
[0010]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:利用本發(fā)明在進(jìn)行InAlN基器件歐姆接觸制作時，能降低退火溫度，改善金屬電極的表面質(zhì)量，提高器件的質(zhì)量；同時蓋帽層同材料外延一起生長，既改善器件的性能，又對器件工藝沒有影響。因此本發(fā)明大大提高我國氮化物器件的水平和應(yīng)用領(lǐng)域?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0012]圖1是本發(fā)明的產(chǎn)生的片狀結(jié)構(gòu)示意圖；
其中:1、襯底2、氮化物材料結(jié)構(gòu)3、InAlN材料層4、InGaN材料蓋帽層。
【具體實施方式】
[0013]本發(fā)明生長設(shè)備用的是金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(M0CVD/M0VPE )、分子束外延(MBE)生長系統(tǒng)，采用光刻、金屬化、淀積刻蝕氧化等器件工藝設(shè)備，材料生長所用襯底可以為氮化物生長的任何襯底。其中，各種氮化物的生長方法均采用常規(guī)的生長方法。
[0014]一種InGaN蓋帽層實現(xiàn)InAlN器件低溫歐姆接觸的方法，包括以下步驟:
1)在襯底I上生長氮化物材料結(jié)構(gòu)2;優(yōu)選的，所述氮化物材料結(jié)構(gòu)2為GaN結(jié)構(gòu)、GaN/AlGaN 結(jié)構(gòu)或 AlN/GaN/AlGaN 結(jié)構(gòu)；
2)在氮化物材料結(jié)構(gòu)2上生長InAlN材料層3；
3)在InAlN材料層3上生長InGaN材料蓋帽層4，產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)如圖1所示；
4)在InGaN材料蓋帽層4上進(jìn)行電子器件工藝的制作。
[0015]本發(fā)明通過InGaN蓋帽層技術(shù)解決InAlN材料歐姆接觸現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題。InGaN的禁帶寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于InAlN (與GaN晶格匹配時In組分為17%，禁帶寬度4.3eV),InGaN的禁帶寬度最低時只有0.67eV (InN),因此可以降低歐姆接觸合金溫度，非常容易形成歐姆接觸。雖然GaN、AlGaN等材料也可以形成蓋帽層降低歐姆接觸合金溫度，但是GaN、AlGaN等材料的生長溫度高于1000°C，生長過程中會影響InAlN材料，導(dǎo)致InAlN材料分解，而InGaN和InAlN都是低溫生長，沒有這種影響。同時由于蓋帽層的存在，可以增加溝道電子與器件表面的距離，由此進(jìn)一步減小了器件表面態(tài)對溝道電流的影響，能部分抑制電流崩塌效應(yīng)，而且蓋帽層在材料生長過程完成，相對簡單，較易控制，不增加器件制作工藝難度。歐姆接觸合金后，如果不再需要InGaN材料，可以用酸(如鹽酸)直接去除，同時酸不腐蝕InAlN材料，對InAlN材料沒有影響。
[0016]利用本發(fā)明在進(jìn)行InAlN基器件歐姆接觸制作時，能降低退火溫度，改善金屬電極的表面質(zhì)量，提高器件的質(zhì)量；同時蓋帽層同材料外延一起生長，既改善器件的性能，又對器件工藝沒有影響。因此本發(fā)明大大提高我國氮化物器件的水平和應(yīng)用領(lǐng)域。
[0017]本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及其實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用來幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種InGaN蓋帽層實現(xiàn)InAlN器件低溫歐姆接觸的方法，其特征在于包括以下步驟: 1)在襯底(I)上生長氮化物材料結(jié)構(gòu)(2)； 2)在氮化物材料結(jié)構(gòu)(2)上生長InAlN材料層(3)； 3)在InAlN材料層(3)上生長InGaN材料蓋帽層(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的InGaN蓋帽層實現(xiàn)InAlN器件低溫歐姆接觸的方法，其特征在于:在進(jìn)行完步驟3)之后在InGaN材料蓋帽層(4)上進(jìn)行電子器件工藝的制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的InGaN蓋帽層實現(xiàn)InAlN器件低溫歐姆接觸的方法，其特征在于:所述氮化物材料結(jié)構(gòu)(2)為GaN結(jié)構(gòu)、GaN/AlGaN結(jié)構(gòu)或AlN/GaN/AlGaN結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的InGaN蓋帽層實現(xiàn)InAlN器件低溫歐姆接觸的方法，其特征在于:在生長過程中使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積和分子束外延生長系統(tǒng)。
【文檔編號】H01L21/28GK103617950SQ201310640281
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】劉波, 馮志紅, 蔡樹軍 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所