一种金合金靶材及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种金合金靶材及其制备方法，主要用于GaAs基半导体器件的欧姆 接触制作，属于冶金和压延加工技术领域。
【背景技术】
[0002] GaAs基半导体材料是化合物半导体中最重要、用途最广泛的半导体材料，是目前 研宄得最成熟、生产量最大的化合物半导体材料，也是微电子和光电子的基础材料。由于 GaAs具有电子迀移率高、禁带宽度大且为直接带隙，容易制成半绝缘材料、本征载流子浓度 低、光电特性好、以及具有耐热、抗辐射性能好和对磁场敏感等优良特性，用GaAs材料制作 的半导体器件频率响应好、速度快、工作温度高，能满足集成光电子的需要。它是目前最重 要的光电子材料，也是继硅材料之后最重要的微电子材料，它适合于制造高频、高速的器件 和电路。
[0003] GaAs基半导体器件具备超高速、低功耗、多功能、抗辐射等特点，主要应用于智能 化武器、航空航天、军事通信、雷达等军事领域，此外在手机、光纤通信、图像处理、照明等民 用商用领域也有着广泛应用。
[0004] 常规的GaAs半导体器件欧姆接触制备方法是，在GaAs半导体表面溅射AuGe合金 薄膜后，在一定温度、时间条件下进行金属化处理。在金属化过程中，随着温度的升高，AuGe 薄膜开始熔化，Ga扩散到金属中去，而锗作为两性掺杂物，以约为2X IO19CnT3的密度掺杂 到GaAs中，占据Ga的晶格位置，形成高掺杂的合金层，实现金属-半导体的欧姆接触。在 GaAs半导体器件欧姆接触原理中，Ga和Ge的相互扩散是形成欧姆接触的基础，但Ge过度 扩散会抬高欧姆接触电阻值，破坏接触性能。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种Au-Ge-Ni金基合金革El材，该革El材用于GaAs基半导体 器件磁控溅射镀膜，该靶材成分配比合理，可推广应用于多种GaAs基半导体器件的欧姆接 触制备。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种所述Au-Ge-Ni金基合金靶材的制备方法，该方 法简单，利于批量生产。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0008] -种Au-Ge-Ni金基合金革巴材，该革巴材由以下含量的成分组成：Ge 9. 5? 13.5wt%、Ni 4.2 ?5.8wt%，Au 余量。
[0009] 另一方面，本发明提供一种Au-Ge-Ni金基合金靶材的制备方法，采用"离心铸 造-热压-机械加工"方法，包括以下步骤：
[0010] (1)备料：选择原料，其中纯度99. 99%的金、纯度99. 99%的镍、单晶锗；按照各组 分的质量百分比称取原料；
[0011] ⑵离心铸造：将称好的金、镍、锗原料放入离心铸造机的石英坩埚中，抽真空，采 用超音频感应恪炼，金属全恪后甩入石墨模；
[0012] (3)热压：将得到的板坯在铜加热板上加热至245°C?255°C，采用万吨压机持续 压2min，压力维持在180MPa?200MPa ;
[0013] (4)机械加工：将热压后的板坯进行铣床加工，先采用硬质合金铣刀将板材长、 宽、厚尺寸分别铣至比成品尺寸大〇.5_，再用金刚石铣刀进行精加工，最后加工至成品尺 寸。
[0014] 如上所述的制备方法，优选地，所述步骤（2)中离心铸造真空度不低于 I. OXKT1Pa0
[0015] 如上所述的制备方法，优选地，所述步骤（2)中离心浇铸温度为645°C?655°C，甩 臂速度为30r/min?35r/min。
[0016] 再一方面，本发明提供一种金合金靶材，该靶材是采用如上所述的方法制备的。
[0017] 又一方面，本发明提供如上所述的金合金作为GaAs基半导体器件磁控溅射镀膜 材料的应用。
[0018] 本发明的有益效果在于以下几个方面：
[0019] (1)采用本发明Au-Ge-Ni系统制备的GaAs基半导体器件欧姆接触，具有较低的欧 姆接触电阻值和优异的高温稳定性能，解决了目前微电子器件所存在的欧姆接触问题。这 是由于靶材中Ni的添加可改变Au-Ge合金原有的单一共晶组织结构，形成GeNi化合物相， 在薄膜金属化过程中GeNi化合物可束缚部分Ge，抑制Ge过度向GaAs半导体扩散，降低欧 姆接触电阻值。Ni的最佳添加比例实现了最小欧姆接触电阻值。同时该Au-Ge-Ni金基合 金靶材可以应用于其他半导体器件的Μ/S系统中形成欧姆接触，如高电子迀移率晶体管、 赝高电子迀移率晶体管等。同时扩大了 GaAs基半导体器件的应用空间，将在半导体激光制 导跟踪、半导体激光雷达、半导体激光引信、激光测距、激光通信光源等方面有更加广泛应 用。
[0020] (2)本发明采用离心铸造法可获得致密度更高、缺陷更少、含氧量更低的锭坯，相 对传统浇铸板坯（致密度小于98%，含氧量大于50ppm)，本发明制备的Au-Ge-Ni合金靶材 成分均匀、准确，合金组织均匀、细小，致密度高于99. 8%，含氧量低于50ppm。最终制备的 薄膜均匀性、电性能更好。且该制备方法简单，利于批量生产。
【具体实施方式】
[0021] 下面将结合具体配料计算的实施例对本发明Au-Ge-Ni金基合金祀材及其制备方 法作进一步描述。
[0022] 以下实施例中Au-Ge-Ni金基合金靶材是通过以下方法制备得到的，具体包括以 下步骤：
[0023] 步骤⑴：原材料选用
[0024] 金选用高纯金，纯度不低于99.99% ;锗选用单晶锗；镍选用镍片，纯度不低于 99. 99 % 〇
[0025] 步骤（2):配料
[0026] 按照各组分的质量百分比称取原料，总重量按5. IOkg?5. 20kg配料。
[0027] 步骤3:离心铸造
[0028] 1)设备：10kg离心铸造机；
[0029] 2)模具：石墨模，模腔尺寸：10. OmmX 1 PO. OmmX430. Omm ;
[0030] 3)操作：将称好的金、镍、锗原料放入离心铸造机的石英坩埚中，抽真空，使真 空度不低于I. ox lO^pa，采用超音频感应恪炼，金属全恪后甩入石墨模，离心饶铸温度为 645°C?655°C，甩臂速度为30r/min?35r/min。最后铸成厚度10. 0mm、宽度100. 0mm、长 度430. Omm的板还。
[0031] 步骤4:热压
[0032] 1)设备：万吨压机；
[0033] 2)加热温度：245°C ?255? ;
[0034] 3)压力：180MPa ?200MPa ;
[0035] 4)持续时间：2min。
[0036] 步骤5 :机