一种在N型化合物半导体材料表面形成欧姆接触的合金靶材及其制备方法技术

一种在N型化合物半导体材料表面形成欧姆接触的合金靶材及其制备方法。具体涉及一种在N型化合物半导体材料表面形成欧姆接触的铟金合金靶材及其制备方法。提供了一种附着性好、塑性好、制备方法简单的铟金合金靶材及其制备方法。本发明专利技术相比于金锗合金，使用铟金合金靶材可在砷化镓表面直接形成良好的欧姆接触。同时，利用本发明专利技术制备方法制得的铟金合金的断后伸长率可达23.5‑30%，塑性好，可根据不同场合的需求加工成所需形状。

【技术实现步骤摘要】
一种在N型化合物半导体材料表面形成欧姆接触的合金靶材及其制备方法
本专利技术涉及合金靶材的制备方法，具体涉及一种在N型化合物半导体材料表面形成欧姆接触的铟金合金靶材及其制备方法。
技术介绍
优良的金属半导体欧姆接触，对于用化合物半导体制造光电子器件，微波振荡器及微波电路的参数和稳定度非常重要，对于砷化镓（GaAs）材料，一般常用金锗（AuGe）合金形成良好的欧姆接触，其制备过程是将AuGe共融体蒸镀在GaAs上，并使用快速退火技术进行合金化处理。在合金化过程中，Ge（锗）快速扩散对GaAs进行重N型掺杂，在金属与半导体之间形成电子隧道穿通而不产生势垒。目前，在最优的工艺下，使用金锗合金制备的电极在N型砷化镓材料上比接触电阻可达到5.8×10-7Ω·cm2。尽管取得很好的效果，但金锗合金在制备欧姆接触方面仍存在一些问题：（1）首先，在对金锗合金进行加工以制备溅射靶材时发现，该合金脆性较大，加工性能较差。通常制备金锗合金溅射靶材的方法是铸造与靶材规格相近的铸锭，由此获得的金锗合金靶材微观组织为铸态时的亚共晶或共晶组织，不利于获得最终高性能薄膜。（2）另外，金锗合金必须经过快速退火过程，在半导体材料表面与砷化镓材料反应形成合金化电极，才能够形成高性能欧姆电极。因此，选择一种容易加工，且制备工艺简单的金属电极工艺显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题，提供了一种附着性好、塑性好、制备方法简单的铟金合金靶材及其制备方法。本专利技术的技术方案是：一种在N型化合物半导体材料表面形成欧姆接触的合金靶材，包括如下组分：2-8wt%金和92-98wt%铟。一种在N型化合物半导体材料表面形成欧姆接触的合金靶材的制备方法，包括如下步骤：1）、利用真空感应熔炼炉将金属铟熔融，然后将金纳米粉末混入熔融状态的金属铟中并搅拌均匀；2）、熔体在搅拌情况下，保温除气15-20分钟；3）、在180-220℃温度下将铟金混合液浇入铸模，冷却至室温，形成铟金合金铸锭；4）、将铸锭进行热压轧制加工，除去内部气孔和晶界；5）、利用加热炉对热压轧制加工后的合金铸锭在80-120℃温度下均匀化热处理1-5小时；6）、利用线切割设备将铸锭进行切割；7）、将减薄后的铸锭进行打磨，精抛形成靶材。所述步骤1）中的金属铟熔融条件为：在真空度为8-12Pa的真空感应熔炼炉中，将铟原材料加热至200-220℃，待铟金属全部融化后，保温30-40分钟。所述步骤4）中的热压轧制条件为45-55℃。所述铸锭进行热压轧制道次变形率为3-8%。本专利技术的有益效果是：铟的功函数同砷化镓导带非常接近，如果将铟制备与砷化镓表面，由于能带匹配，将形成很好的电子传输层，同时为了提高铟在砷化镓表面的成核能力，在铟材料中添加适当比例的金材料，增加镀膜过程中金属材料在砷化镓薄膜表面的成核能力。在室温下，通过磁控溅射方法制备的铟金合金电极在N型砷化镓表面形成良好的欧姆接触，比接触电阻率可低至5.6×10-7Ω·cm2，具有同金锗靶材类似的效果，同时由于使用铟金合金靶材不需要经过复杂的快速退火过程，因此相比于金锗合金，使用铟金合金靶材可在砷化镓表面直接形成良好的欧姆接触。同时，利用本专利技术制备方法制得的铟金合金的断后伸长率可达23.5-30%，塑性好，可根据不同场合的需求加工成所需形状。附图说明图1是砷化镓材料表面制备有铟金合金形貌图，图2是间距为20μm的电极的边缘形貌SEM图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作具体说明。实施例1所述靶材由2wt%金和98wt%铟混合而成，所述制备方法包括如下步骤：1）、利用真空感应熔炼炉将金属铟熔融（在真空度为8Pa的真空感应熔炼炉中，将铟原材料加热至200℃，待铟金属全部融化后，保温30分钟），然后将金纳米粉末（10-100nm）混入熔融状态的金属铟中并搅拌均匀；2）、熔体在搅拌情况下，保温除气15分钟；3）、在180℃温度下将铟金混合液浇入铸模，冷却至室温（15-30℃），形成共晶成分或亚共晶成分的铟金合金铸锭；4）、将铸锭进行热压轧制加工（45℃，热轧道次变形率为3%），除去内部气孔和晶界；5）、利用加热炉对热压轧制加工后的合金铸锭在80℃温度下均匀化热处理5小时；6）、利用线切割设备将铸锭进行切割，实现厚度减薄；7）、将减薄后的铸锭进行打磨，精抛形成靶材（以四英寸靶材为例：直径约为100mm，厚度10mm，圆形或者正方形），得到样品1。实施例2所述靶材由8wt%金和92wt%铟混合而成，所述制备方法包括如下步骤：1）、利用真空感应熔炼炉将金属铟熔融（在真空度为12Pa的真空感应熔炼炉中，将铟原材料加热至220℃，待铟金属全部融化后，保温40分钟），然后将金纳米粉末混入熔融状态的金属铟中并搅拌均匀；2）、熔体在搅拌情况下，保温除气20分钟；3）、在220℃温度下将铟金混合液浇入铸模，冷却至室温，形成共晶成分或亚共晶成分的铟金合金铸锭；4）、将铸锭进行热压轧制加工（55℃，热轧道次变形率为8%），除去内部气孔和晶界；5）、利用加热炉对热压轧制加工后的合金铸锭在120℃温度下均匀化热处理1小时；6）、利用线切割设备将铸锭进行切割，实现厚度减薄；7）、将减薄后的铸锭进行打磨，精抛形成靶材，在50℃条件下退火10s，得到样品2。实施例3所述靶材由5wt%金和95wt%铟混合而成，所述制备方法包括如下步骤：1）、利用真空感应熔炼炉将金属铟熔融（在真空度为10Pa的真空感应熔炼炉中，将铟原材料加热至210℃，待铟金属全部融化后，保温32分钟），然后将金纳米粉末混入熔融状态的金属铟中并搅拌均匀；2）、熔体在搅拌情况下，保温除气18分钟；3）、在200℃温度下将铟金混合液浇入铸模，冷却至室温，形成共晶成分或亚共晶成分的铟金合金铸锭；4）、将铸锭进行热压轧制加工（50℃，热轧道次变形率为5%），除去内部气孔和晶界；5）、利用加热炉对热压轧制加工后的合金铸锭在100℃温度下均匀化热处理3小时；6）、利用线切割设备将铸锭进行切割，实现厚度减薄；7）、将减薄后的铸锭进行打磨，精抛形成靶材，在100℃条件下退火10s，得到样品3。对比实施例对比申请号为“201510568296.1”、专利名称为“金锗合金溅射靶材及其制备方法”实施例1，得到样品4。测试样品1-4：使用经过抛光的、载流子浓度在1015与1018cm-3之间的N型砷化镓片，依次在三氯乙烯（分析纯）、丙酮（分析纯）和无水乙醇超声清洗各3分钟，去除表面的有机沾污物。用光刻的方法在样品表面形成间隔分别为10、20、30、40、50、60、70和80μm长方形窗口，窗口的长和宽为250和200μm，如图1所示。光刻后的样品分别在30%盐酸和10%氢氟酸中各漂洗１分钟以去除表面氧化层，去离子水冲洗，再用高纯氮气吹干，立刻装入配备有铟金合金靶材的磁控溅射设备内沉积金属（功率100w，溅射时间十分钟）。溅射金属后，将样品浸在丙酮（分析纯）中超声剥离，形成需要的图形。然后进行台面刻蚀，使测试图形与周围环境隔离。比接触电阻率的测量使用传输线模型方法（TLM，是测量比接触电阻率传统并且成熟的方法，如李凤霞：TLM，电气电子教学学报，第24卷第2期）。图2是间距为20μm的电极的边缘形貌SEM图，由图可以看出，铟金金属半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在N型化合物半导体材料表面形成欧姆接触的合金靶材，其特征在于，包括如下组分：2‑8 wt% 金和 92‑98 wt% 铟。

【技术特征摘要】
1.一种在N型化合物半导体材料表面形成欧姆接触的合金靶材，其特征在于，包括如下组分：2-8wt%金和92-98wt%铟。2.一种如权利要求1所述的一种在N型化合物半导体材料表面形成欧姆接触的合金靶材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）、利用真空感应熔炼炉将金属铟熔融，然后将金纳米粉末混入熔融状态的金属铟中并搅拌均匀；2）、熔体在搅拌情况下，保温除气15-20分钟；3）、在180-220℃温度下将铟金混合液浇入铸模，冷却至室温，形成铟金合金铸锭；4）、将铸锭进行热压轧制加工，除去内部气孔和晶界；5）、利用加热炉对热压轧制加工后的合金铸锭在80-120℃温度下均匀化热处理1-5小时；6）、利用线...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：江苏环奥金属材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32