基于P型氮化镓的欧姆接触生成方法及半导体器件技术

本发明专利技术提供一种基于P型氮化镓的欧姆接触生成方法及半导体器件，涉及半导体技术领域，其中方法包括：在衬底上制备外延结构，外延结构包括以下至少一项：氮化镓缓冲层、非故意掺杂氮化镓层、第一掺镁P型氮化镓层及第二掺镁P型氮化镓层；对氮化镓缓冲层、非故意掺杂氮化镓层、第一掺镁P型氮化镓层及第二掺镁P型氮化镓层进行光刻、蒸镀金属、剥离、退火处理，生成P型氮化镓欧姆接触。上述方法中，通过控制第二掺镁P型氮化镓层中的碳杂质浓度，可有效降低比接触电阻率，从而降低了P型氮化镓结构的欧姆接触。姆接触。姆接触。

【技术实现步骤摘要】
基于P型氮化镓的欧姆接触生成方法及半导体器件


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种基于P型氮化镓的欧姆接触生成方法及半导体器件。

技术介绍

[0002]氮化镓材料体系在固体发光二极管、蓝/绿光激光器、高电子迁移率晶体管和太阳能电池等光电子及微电子器件领域表现出优良的特性。其中，氮化镓基激光器具有波长可调、效率高、体积小、时间空间可控等优点，在激光显示、激光微投影、激光照明、激光加工、水下通信等领域具有重要的应用价值。
[0003]如何获得良好的P型氮化镓欧姆接触，是氮化镓基器件得到广泛应用的重要基础，例如氮化镓基激光器工作电压与P型欧姆接触直接相关。
[0004]然而，由于P型氮化镓中镁受主杂质电离能高达200meV，并且氮化镓中杂质或缺陷会对镁受主进行补偿，导致空穴浓度低，此外缺乏比P型氮化镓功函数高的金属，导致难以实现低比接触电阻率的欧姆接触。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于P型氮化镓的欧姆接触生成方法及半导体器件，用以解决现有技术中基于P型氮化镓的欧姆接触比接触电阻率高的缺陷，实现有效降低基于P型氮化镓的欧姆接触的比接触电阻率。
[0006]本专利技术提供一种基于P型氮化镓的欧姆接触生成方法，包括：
[0007]在衬底上制备外延结构，所述外延结构包括以下至少一项：氮化镓缓冲层、非故意掺杂氮化镓层、第一掺镁P型氮化镓层及第二掺镁P型氮化镓层；其中，所述第二掺镁P型氮化镓层的镁杂质浓度高于所述第一掺镁P型氮化镓层，所述第二掺镁P型氮化镓层的碳杂质浓度范围为1.4
×
10
17
cm
‑3至3.4
×
10
20
cm
‑3；
[0008]对所述氮化镓缓冲层、所述非故意掺杂氮化镓层、所述第一掺镁P型氮化镓层及所述第二掺镁P型氮化镓层进行光刻、蒸镀金属、剥离、退火处理，生成P型氮化镓欧姆接触。
[0009]可选地，所述第二掺镁P型氮化镓层的碳杂质浓度是通过对所述第二掺镁P型氮化镓层的生长温度及反应室压强进行调整得到的；
[0010]所述第二掺镁P型氮化镓层的生长温度大于800℃，小于或等于900℃；
[0011]所述第二掺镁P型氮化镓层的所述反应室压强的取值范围包括以下至少一项：大于或等于10Torr，小于30Torr；大于100Torr，小于或等于500Torr；
[0012]所述第二掺镁P型氮化镓层的厚度为大于50nm，小于或等于100nm；
[0013]所述第二掺镁P型氮化镓层的镁杂质浓度为：大于1
×
10
20
cm
‑3，小于或等于1
×
10
21
cm
‑3。
[0014]可选地，所述在衬底上制备外延结构，包括：
[0015]在所述衬底上生长一层所述氮化镓缓冲层；
[0016]在所述氮化镓缓冲层上生长一层所述非故意掺杂氮化镓层；
[0017]在所述非故意掺杂氮化镓层上生长一层所述第一掺镁P型氮化镓层；
[0018]在所述第一掺镁P型氮化镓层上生长一层所述第二掺镁p型氮化镓层。
[0019]可选地，所述氮化镓缓冲层的生长温度的取值范围包括以下至少一项：大于或等于400℃，小于500℃；大于600℃，小于或等于700℃。
[0020]可选地，所述非故意掺杂氮化镓层的生长温度的取值范围包括以下至少一项：大于或等于800℃，小于900℃；大于1100℃，小于或等于1500℃；
[0021]所述非故意掺杂氮化镓层的厚度的取值范围包括以下至少一项：大于或等于10nm，小于500nm；大于2000nm，小于或等于4000nm。
[0022]可选地，所述第一掺镁P型氮化镓层的生长温度的取值范围包括以下至少一项：大于或等于800℃，小于900℃；大于1100℃，小于或等于1500℃；
[0023]所述第一掺镁P型氮化镓层的厚度的取值范围包括以下至少一项：大于或等于10nm，小于50nm；大于200nm，小于或等于1000nm；
[0024]所述第一掺镁P型氮化镓层的所述反应室压强的取值范围包括以下至少一项：大于或等于10Torr，小于30Torr；大于100Torr，小于或等于500Torr；
[0025]所述第一掺镁P型氮化镓层的镁杂质浓度为：大于1
×
10
18
cm
‑3，小于或等于5
×
10
19
cm
‑3。
[0026]可选地，所述第二掺镁P型氮化镓层上包括有镍金合金。
[0027]可选地，所述衬底的材料包括以下任一种：
[0028]蓝宝石；碳化硅；氮化镓。
[0029]可选地，所述氮化镓缓冲层、所述非故意掺杂氮化镓层、所述第一掺镁P型氮化镓层及所述第二掺镁P型氮化镓层的生长方法为：气相沉积法。
[0030]本专利技术还提供一种P型氮化镓半导体器件，包括：衬底、及所述衬底上的外延结构；
[0031]所述外延结构包括以下至少一项：氮化镓缓冲层、非故意掺杂氮化镓层、第一掺镁P型氮化镓层、第二掺镁P型氮化镓层及P型氮化镓欧姆接触；
[0032]其中，所述第二掺镁P型氮化镓层的镁杂质浓度高于所述第一掺镁P型氮化镓层，所述第二掺镁P型氮化镓层的碳杂质浓度范围为1.4
×
10
17
cm
‑3至3.4
×
10
20
cm
‑3；
[0033]所述P型氮化镓欧姆接触，是对所述氮化镓缓冲层、所述非故意掺杂氮化镓层、所述第一掺镁P型氮化镓层及所述第二掺镁P型氮化镓层进行光刻、蒸镀金属、剥离、退火处理后生成的。
[0034]本专利技术提供的基于P型氮化镓的欧姆接触生成方法及半导体器件，通过控制第二掺镁P型氮化镓层中的碳杂质浓度，将碳杂质浓度范围控制在1.4
×
10
17
cm
‑3至3.4
×
10
20
cm
‑3之间，然后对氮化镓缓冲层、非故意掺杂氮化镓层、第一掺镁P型氮化镓层及第二掺镁P型氮化镓层进行光刻、蒸镀金属、剥离、退火处理，生成P型氮化镓欧姆接触，可有效降低比接触电阻率，从而降低了P型氮化镓结构的欧姆接触。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一
些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1是本专利技术提供的基于P型氮化镓的欧姆接触生成方法的流程示意图；
[0037]图2是本专利技术提供的外延结构的结构示意图；
[0038]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于P型氮化镓的欧姆接触生成方法，其特征在于，包括：在衬底上制备外延结构，所述外延结构包括以下至少一项：氮化镓缓冲层、非故意掺杂氮化镓层、第一掺镁P型氮化镓层及第二掺镁P型氮化镓层；其中，所述第二掺镁P型氮化镓层的镁杂质浓度高于所述第一掺镁P型氮化镓层，所述第二掺镁P型氮化镓层的碳杂质浓度范围为1.4
×
10
17
cm
‑3至3.4
×
10
20
cm
‑3；对所述氮化镓缓冲层、所述非故意掺杂氮化镓层、所述第一掺镁P型氮化镓层及所述第二掺镁P型氮化镓层进行光刻、蒸镀金属、剥离、退火处理，生成P型氮化镓欧姆接触。2.根据权利要求1所述的基于P型氮化镓的欧姆接触生成方法，其特征在于，所述第二掺镁P型氮化镓层的碳杂质浓度是通过对所述第二掺镁P型氮化镓层的生长温度及反应室压强进行调整得到的；所述第二掺镁P型氮化镓层的生长温度大于800℃，小于或等于900℃；所述第二掺镁P型氮化镓层的所述反应室压强的取值范围包括以下至少一项：大于或等于10Torr，小于30Torr；大于100Torr，小于或等于500Torr；所述第二掺镁P型氮化镓层的厚度为大于50nm，小于或等于100nm；所述第二掺镁P型氮化镓层的镁杂质浓度为：大于1
×
10
20
cm
‑3，小于或等于1
×
10
21
cm
‑3。3.根据权利要求1或2所述的基于P型氮化镓的欧姆接触生成方法，其特征在于，所述在衬底上制备外延结构，包括：在所述衬底上生长一层所述氮化镓缓冲层；在所述氮化镓缓冲层上生长一层所述非故意掺杂氮化镓层；在所述非故意掺杂氮化镓层上生长一层所述第一掺镁P型氮化镓层；在所述第一掺镁P型氮化镓层上生长一层所述第二掺镁p型氮化镓层。4.根据权利要求1或2所述的基于P型氮化镓的欧姆接触生成方法，其特征在于，所述氮化镓缓冲层的生长温度的取值范围包括以下至少一项：大于或等于400℃，小于500℃；大于600℃，小于或等于700℃。5.根据权利要求1或2所述的基于P型氮化镓的欧姆接触生成方法，其特征在于，所述非故意掺杂氮化镓层的生长温度的取值范围包括以下至少一项：大于或等于800℃，小于900℃；大...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁锋，赵德刚，刘宗顺，杨静，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：