一种制备p型砷化镓欧姆接触的方法

摘要

本发明公开了一种制备p型砷化镓欧姆接触的方法，该方法采用Pt/Ti/Au的金属材料组合作为p型砷化镓的欧姆接触金属，在375℃下将金属材料组合Pt/Ti/Au合金1分钟，形成p型砷化镓的欧姆接触。利用本发明，能够有效降低p型砷化镓欧姆接触的比接触电阻，将p型砷化镓欧姆接触的比接触电阻降低至5.9×10-6Ω·cm2。

权利要求

1、一种制备p型砷化镓欧姆接触的方法，其特征在于，该方法采 用Pt/Ti/Au的金属材料组合作为p型砷化镓的欧姆接触金属，在375℃ 下将金属材料组合Pt/Ti/Au合金1分钟，形成p型砷化镓的欧姆接触。

2、根据权利要求1所述的制备p型砷化镓欧姆接触的方法，其特 征在于，所述金属材料组合Pt/Ti/Au中，Pt的厚度为500埃，Ti的厚 度为1000埃，Au的厚度为1500埃。

3、根据权利要求1所述的制备p型砷化镓欧姆接触的方法，其特 征在于，所述合金过程中，p-和n-电极一次合金成功，防止p-电极两 次合金对金属的烧伤。

说明书

技术领域

本发明涉及微波器件技术领域，尤其涉及一种制备p型砷化镓欧 姆接触的方法。

背景技术

随着单片微波集成电路(MMIC)技术的进步，MMIC电路广泛应 用于微波控制电路，如天线开关，移相器和衰减器等。
GaAs PIN二极管相比于HEMT，有截止频率高，功率处理能力强， 正向导通电阻小，反向关断电容小等优点。截止频率高，从而被广泛 应用于MMIC控制电路。降低正向导通电阻能有效减小砷化镓PIN二 极管的插入损耗，而寄生的欧姆接触电阻会影响正向导通电阻，进而 影响基于砷化镓PIN二极管的MMIC电路。所以有效地控制寄生欧姆 接触电阻是十分必要的。
从而提出了一个必须面对的问题：选择何种金属材料作为p型砷 化镓的欧姆接触，以及对该金属进行怎样的合金以形成欧姆接触？
对p型欧姆接触，至今尚有不少仍使用AuZn或AuMg等系统做 欧姆接触，而Zn不但与GaAs等粘附力差，另外它们具有较高蒸气压， 较难沉积好。
如果用蒸发方法沉积，在沉积膜中Zn含量一般比蒸发源中Zn含 量要少30～40％。Be的蒸气压低，是很好的p型掺杂剂，但有毒性， 故使用不普遍。
表1中列出了文献中报道过的p型砷化镓欧姆接触工艺和比接触 电阻值。从表1可见，目前p型砷化镓欧姆接触电阻并不令人满意。

表1

发明内容

(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种制备p型砷化镓欧姆接 触的方法，以降低p型砷化镓欧姆接触的比接触电阻。
(二)技术方案
为达到上述一个目的，本发明提供了一种制备p型砷化镓欧姆接 触的方法，该方法采用Pt/Ti/Au的金属材料组合作为p型砷化镓的欧 姆接触金属，在375℃下将金属材料组合Pt/Ti/Au合金1分钟，形成p 型砷化镓的欧姆接触。
上述方案中，所述金属材料组合Pt/Ti/Au中，Pt的厚度为500埃， Ti的厚度为1000埃，Au的厚度为1500埃。
上述方案中，所述合金过程中，p-和n-电极一次合金成功，防止 p-电极两次合金对金属的烧伤。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的这种制备p型砷化镓欧姆接触的方法，能够有效降 低p型砷化镓欧姆接触的比接触电阻，将p型砷化镓欧姆接触的比接 触电阻降低至5.9×10-6Ω·cm2。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是测量本发明制备p型砷化镓欧姆接触的比电阻的示意图；
图2是测量电阻Rt与金属块间距1之间的关系曲线；
图3是实际的Rt-1曲线及其拟合曲线；
图4是使用该发明的欧姆接触制备方法得到的间距为10μm的金属 块之间的伏安特性曲线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具 体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
由于i-层本身是非掺杂的，在PIN管正向导通工作时，由于电导 调制效应，i-层的电阻是很小的。砷化镓PIN二极管的正向导通电阻主 要由p-和n-层的体电阻和寄生欧姆接触电阻决定。通过提高掺杂浓度 可以降低p-和n-层的体电阻。欧姆接触电阻的降低可以通过提高砷化 镓的表面浓度、增加金属与砷化镓的接触面积达到。
但是，为了增加砷化镓PIN二极管的反向隔离度，要求反向电容 小。降低反向电容要求p型层的金属电极接触面积尽可能小。所以， 提高电极的欧姆接触特性只能通过提高砷化镓的表面层浓度，并进一 步在金属和合金条件上想办法。
目前，砷化镓欧姆接触的难点在于p型欧姆接触，n型欧姆接触的 比接触电阻值已经可以做到10-7Ω·cm2以下了，部分原因是材料本身的 问题，另一部分是欧姆接触工艺本身的问题。
本发明提供的这种制备p型砷化镓欧姆接触的方法，采用Pt/Ti/Au 的金属材料组合作为p型砷化镓的欧姆接触金属，在375℃下将金属材 料组合Pt/Ti/Au合金1分钟，形成p型砷化镓的欧姆接触。所述金属 材料组合Pt/Ti/Au中，Pt的厚度为500埃，Ti的厚度为1000埃，Au 的厚度为1500埃。所述合金过程中，p-和n-电极一次合金成功，防止 p-电极两次合金对金属的烧伤。
测量欧姆接触比电阻的示意图如图1所示。分别在不同间距1(10， 20，30，40和50μm)的长方形接触金属块间测量I-V特性，求得电阻 Rt。
$R_t=\frac{R_{\mathrm{sh}}l}{W}+2\frac{R_{\mathrm{sk}}{L}_t}{W}+{2R}_{\mathrm{prob}}---\left(1\right)$
其中，称为传输长度；Rsh为半导体材料的方块电阻；Rsk 为接触金属快下薄层材料的方块电阻；ρc为金属-半导体接触的比接触 电阻率；Rprob为探针电阻；W为接触金属块的宽度，近似认为合金 化后Rsk＝Rsh。以Rt为间距1的函数作图，如图2所示，其图形近似 为一条直线，用最小二乘法拟合直线，若直线斜率为K，截距为b，忽 略探针电阻的情况下，接触电阻比接触电阻通过对Rt-1曲 线进行线性拟合，得到的直线的Y轴截距a和斜率b，即线性拟合的 直线表达式为Rt＝b·l+a，代入式(2)求解。
${\rho }_c=\frac{{\mathrm{Wa}}^2}{4b}\times {10}^{-8}\Omega ·{\mathrm{cm}}^2---\left(2\right)$
实际的拟合曲线如图3所示，其中a等于4.598，b等于0.243。探 针电阻为2.9Ω。扣除探针电阻的影响，得到p型欧姆接触的比接触电 阻为5.9×10-6Ω·cm2。实验得到的p型欧姆接触伏安特性曲线如图4所 示，该曲线表明已形成了较好的欧姆接触电阻。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果 进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体 实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内， 所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围 之内。