InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法
【专利摘要】本发明公开了一种InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法，涉及以衬底为特征的外延层生长方法【技术领域】。包括以下步骤：1）在衬底上生长氮化物材料结构；2）在氮化物材料结构上生长InAlN材料层；3）在InAlN材料层上生长InGaN材料盖帽层。通过所述方法在进行InAlN基器件欧姆接触制作时，能降低退火温度，改善金属电极的表面质量，提高器件的质量；同时盖帽层同材料外延一起生长，既改善器件的性能，又对器件工艺没有影响。
【专利说明】InGaN盖帽层实现I nAIN器件低温欧姆接触的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及以衬底为特征的外延层生长方法【技术领域】，尤其涉及一种InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法。
【背景技术】
[0002]以GaN为代表的第三代半导体材料正在兴起，以其禁带宽度大、低介电常数、电子饱和漂移速度高、化学稳定性好、耐高温、耐腐蚀、抗辐射能力强等特性受到广泛重视。在电子器件方面，GaN材料可用于高频、高温和大功率器件，在光电器件方面，GaN基材料可以用于发光二极管、激光器、探测器，实现红外到紫外的全面覆盖。
[0003]随着GaN材料的发展，由于AlGaN和GaN晶格常数不同，存在应力，导致结构的可靠性和稳定性不好，而InAlN/GaN材料相对于AlGaN/GaN材料具有很多优点:I )Ina 17A10.83N与GaN晶格匹配，无应力可以提高结构的可靠性和稳定性；2)InAlN材料与GaN之间具有更大的带隙差对电子有更好的限制作用；3) InAlN材料强的自发极化效应用于电子器件时可产生了比AlGaN/GaN结构更高的沟道电子浓度；4)InAlN/GaN电子器件薄的势垒厚度(一般低于IOnm)可以不使用凹槽栅，避免了栅的刻蚀损伤。
[0004]由于InAlN材料禁带宽度大，因此InAlN器件欧姆接触比较困难，退火温度高于800°C而生长温度为800°C左右，退火温度高于800°C时对InAlN材料的质量有影响，温度越高影响越大。欧姆接触是InAlN器件一大难题，但一直未有突破，研究进展非常缓慢。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法，通过所述方法在进行InAlN基器件欧姆接触制作时，能降低退火温度，改善金属电极的表面质量，提高器件的质量；同时盖帽层同材料外延一起生长，既改善器件的性能，又对器件工艺没有影响。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法，其特征在于包括以下步骤:
1)在衬底上生长氮化物材料结构；
2)在氮化物材料结构上生长InAlN材料层；
3)在InAlN材料层上生长InGaN材料盖帽层。
[0007]优选的，在进行完步骤3)之后在InGaN材料盖帽层上进行电子器件工艺的制作。
[0008]优选的，所述氮化物材料结构为GaN结构、GaN/AlGaN结构或AlN/GaN/AlGaN结构。
[0009]优选的，在生长过程中使用金属有机化学气相沉积和分子束外延生长系统。
[0010]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:利用本发明在进行InAlN基器件欧姆接触制作时，能降低退火温度，改善金属电极的表面质量，提高器件的质量；同时盖帽层同材料外延一起生长，既改善器件的性能，又对器件工艺没有影响。因此本发明大大提高我国氮化物器件的水平和应用领域。【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0012]图1是本发明的产生的片状结构示意图；
其中:1、衬底2、氮化物材料结构3、InAlN材料层4、InGaN材料盖帽层。
【具体实施方式】
[0013]本发明生长设备用的是金属有机化学气相沉积(M0CVD/M0VPE )、分子束外延(MBE)生长系统，采用光刻、金属化、淀积刻蚀氧化等器件工艺设备，材料生长所用衬底可以为氮化物生长的任何衬底。其中，各种氮化物的生长方法均采用常规的生长方法。
[0014]一种InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法，包括以下步骤:
1)在衬底I上生长氮化物材料结构2;优选的，所述氮化物材料结构2为GaN结构、GaN/AlGaN 结构或 AlN/GaN/AlGaN 结构；
2)在氮化物材料结构2上生长InAlN材料层3；
3)在InAlN材料层3上生长InGaN材料盖帽层4，产生的结构如图1所示；
4)在InGaN材料盖帽层4上进行电子器件工艺的制作。
[0015]本发明通过InGaN盖帽层技术解决InAlN材料欧姆接触现有技术中存在的难题。InGaN的禁带宽度远远小于InAlN (与GaN晶格匹配时In组分为17%，禁带宽度4.3eV),InGaN的禁带宽度最低时只有0.67eV (InN),因此可以降低欧姆接触合金温度，非常容易形成欧姆接触。虽然GaN、AlGaN等材料也可以形成盖帽层降低欧姆接触合金温度，但是GaN、AlGaN等材料的生长温度高于1000°C，生长过程中会影响InAlN材料，导致InAlN材料分解，而InGaN和InAlN都是低温生长，没有这种影响。同时由于盖帽层的存在，可以增加沟道电子与器件表面的距离，由此进一步减小了器件表面态对沟道电流的影响，能部分抑制电流崩塌效应，而且盖帽层在材料生长过程完成，相对简单，较易控制，不增加器件制作工艺难度。欧姆接触合金后，如果不再需要InGaN材料，可以用酸(如盐酸)直接去除，同时酸不腐蚀InAlN材料，对InAlN材料没有影响。
[0016]利用本发明在进行InAlN基器件欧姆接触制作时，能降低退火温度，改善金属电极的表面质量，提高器件的质量；同时盖帽层同材料外延一起生长，既改善器件的性能，又对器件工艺没有影响。因此本发明大大提高我国氮化物器件的水平和应用领域。
[0017]本文中应用了具体个例对本发明的原理及其实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用来帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法，其特征在于包括以下步骤: 1)在衬底(I)上生长氮化物材料结构(2)； 2)在氮化物材料结构(2)上生长InAlN材料层(3)； 3)在InAlN材料层(3)上生长InGaN材料盖帽层(4)。
2.根据权利要求1所述的InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法，其特征在于:在进行完步骤3)之后在InGaN材料盖帽层(4)上进行电子器件工艺的制作。
3.根据权利要求1或2所述的InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法，其特征在于:所述氮化物材料结构(2)为GaN结构、GaN/AlGaN结构或AlN/GaN/AlGaN结构。
4.根据权利要求1或2所述的InGaN盖帽层实现InAlN器件低温欧姆接触的方法，其特征在于:在生长过程中使用金属有机化学气相沉积和分子束外延生长系统。
【文档编号】H01L21/28GK103617950SQ201310640281
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】刘波, 冯志红, 蔡树军 申请人:中国电子科技集团公司第十三研究所