本發(fā)明涉及一種采用激光輻照氮化鎵外延片提高其歐姆接觸特性的方法,屬于半導(dǎo)體材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

氮化鎵（GaN）基材料作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有許多優(yōu)異的性能，例如其禁帶寬度大、電子飽和漂移速度高、熱導(dǎo)率高等優(yōu)點(diǎn)，在藍(lán)紫光發(fā)射、高溫、超高頻、大功率等許多電力電子領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。半導(dǎo)體器件一般用金屬電極輸入或輸出電流，這就要求在金屬和半導(dǎo)體之間形成良好的歐姆接觸，然而，目前GaN材料與金屬間形成歐姆接觸還有一些技術(shù)難題沒有完全解決。

要實(shí)現(xiàn)歐姆接觸，不考慮表面態(tài)的影響，若金屬功函數(shù)Wm＜半導(dǎo)體功函數(shù)Ws，金屬和N型半導(dǎo)體接觸可以形成反阻擋層，而Wm＞W(wǎng)s時(shí)，金屬和P型半導(dǎo)體接觸也能形成反阻擋層，反阻擋層沒有整流作用。由此看來，選擇合適的金屬電極，就能得到歐姆接觸。然而，大多數(shù)半導(dǎo)體材料都有很高的表面態(tài)密度，無(wú)論是N型材料還是P型材料與金屬接觸都形成勢(shì)壘，而與金屬功函數(shù)關(guān)系不大。

目前，金屬與氮化鎵材料接觸獲得高質(zhì)量的歐姆接觸的方法主要有電極金屬的選擇、氮化鎵表面預(yù)處理、材料極化等。2013年，趙德剛等人在P-GaN表面鍍Ni/Au電極，退火溫度500℃，在氮氧氣氛中退火，得到比接觸電阻率為7.65×10^-4Ω·cm²（Acta Phys. Sin. Vol. 62, No.20(2013) 206801）。S. Lee 等利用Al-Mg合金Ag/Ru與P-GaN形成接觸電阻，450℃空氣中退火，電阻率最低達(dá)到8.59×10^-6Ω·cm²（Appl Phys Lett,2007, 91(22):2115）。Son 等人研究了150nm、5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Cu的Ag-Mg合金和/Ag/Ru與P-GaN形成接觸電阻，在400℃空氣中退火，得到最低接觸電阻率為8.6×10^-6Ω·cm²(Appl Phys Lett,2007,90(1):2106)。

上述各種方法雖然可以相對(duì)減小接觸電阻率，但是得到的比接觸電阻仍然很大，嚴(yán)重影響氮化鎵基器件的性能，并且上述方法工藝復(fù)雜，步驟繁瑣，結(jié)果不可控，成本高等劣勢(shì)明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種采用激光輻照氮化鎵外延片提高其歐姆接觸特性的方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種采用激光輻照氮化鎵外延片提高其歐姆接觸特性的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）、以氮化鎵外延片作為輻照樣品，輻照前將氮化鎵外延片分別在丙酮溶劑、酒精溶劑和去離子水中進(jìn)行清洗，干燥；

（2）、設(shè)置激光光路系統(tǒng)，將步驟（1）處理過的氮化鎵外延片固定在激光光路系統(tǒng)的工作臺(tái)上；

（3）、利用準(zhǔn)分子激光光源，在不同的環(huán)境氣氛中輻照氮化鎵外延片，通過掩膜版形成改性圖形；

（4）、 在步驟（3）處理的氮化鎵外延片上覆蓋上掩膜板，用濺射或蒸發(fā)的方法在改性過的樣品表面沉積金屬電極。

在上述步驟（3）中所用的激光波長(zhǎng)為157nm、193nm、248nm或者308nm。

在上述步驟（3）中所述的環(huán)境氣氛是真空、標(biāo)準(zhǔn)大氣、氮?dú)?、氬氣或者氧氣氣氛?/p>

在上述步驟（4）所用的金屬電極為Ni電極、Ni/Au電極或者Ti/Al/Ni/Au電極。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、操作步驟簡(jiǎn)單，制作速度快，激光參數(shù)精確可控；

2、無(wú)需高溫退火，拓寬了應(yīng)用范圍；

3、經(jīng)激光輻照改性后，氮化鎵的歐姆接觸特性改善明顯。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實(shí)施方式的制備過程圖。

圖2為未用激光處理氮化鎵樣品的電流電壓曲線圖。

圖3為用激光輻照氮化鎵樣品后的電流電壓曲線圖。

具體實(shí)施方式

以下參照具體的實(shí)施例來說明本發(fā)明。此實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的目的，其不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。

選取氮化鎵外延片作為輻照樣品，樣品輻照前，使用丙酮、乙醇及去離子水分別超聲清洗10分鐘，用氮?dú)鈽尨蹈?，如制備過程圖的步驟1和2所示。

設(shè)置激光光路，將清洗后的樣品放置在工作臺(tái)上，樣品臺(tái)置于空氣中。

選取波長(zhǎng)為248nm的準(zhǔn)分子激光器作為激光光源，激光脈寬20ns，能量密度4.75J/cm²，脈沖數(shù)10，頻率1Hz。

開啟激光器，激光輻照到樣品上，如制備過程圖的步驟3所示。

將掩膜板固定在輻照后的樣品表面，采用磁控濺射的方法在樣品表面沉積Ni金屬電極，如制備過程圖的步驟4所示。

對(duì)經(jīng)上述步驟得到的樣品進(jìn)行電學(xué)測(cè)試，得到輻照區(qū)域和未輻照區(qū)域的電流—電壓曲線。結(jié)果表明未輻照區(qū)域形成的電極存在整流特性，未形成歐姆接觸，如圖2所示；而輻照后樣品不存在整流特性，形成良好的歐姆接觸，如圖3所示。