способ изготовления омических контактов полупроводниковой гетероструктуры gan/algan

Формула изобретения

Способ изготовления омических контактов полупроводниковой гетероструктуры GaN/AlGaN, включающий создание исходного вакуума в вакуумной камере, последовательное электронно-лучевое напыление в вакуумной камере Ti, Al, Ni, Au на участок поверхности слоя AlGaN и высокотемпературный отжиг, отличающийся тем, что в вакуумной камере перед напылением Ti, Al, Ni, Au распыляют Ti до образования 2-3 монослоев Ti на поверхностях элементов, расположенных внутри вакуумной камеры, а напыление Ti, Al, Ni, Au на участок поверхности слоя AlGaN производят при вакууме от 1·10 ^-7 мм рт.ст. до 1·10^-8 мм рт.ст.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии формирования омических контактов к полупроводниковым структурам GaN/AlGaN и может быть использовано при изготовлении приборов микроэлектроники, в частности полевых транзисторов СВЧ-диапазона.

Известен способ изготовления омических контактов полупроводниковой гетероструктуры GaN/AlGaN, включающий последовательное электронно-лучевое напыление в вакуумной камере Ti, Al, Ti, Au (см. A.Motayed et. al., "Two-step surface treatment technique", J. Vac. Sci. Technol. В 22(2) Mar/Apr 2004, p.p.663-667, US).

Известен также способ изготовления омических контактов полупроводниковой гетероструктуры GaN/AlGaN, включающий последовательное электронно-лучевое напыление металлических слоев Ti, Al, Ni, Au в вакуумной камере на участок поверхности гетероструктуры (US 6897137 В2).

Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.

Недостатком способа-прототипа, также как и известных аналогов, является то обстоятельство, что после создания в вакуумной камере исходного вакуума (как правило, 1·10^-5-1·10 ^-6) в камере присутствует значительное количество остаточного кислорода и паров воды, что обусловливает относительно высокие парциальные давления указанных субстанций на поверхности полупроводниковой гетероструктуры. Пары воды и кислород интенсивно окисляют Ti и Al. Так как слои Ti и Al являются нижними, то в случае окисления Ti и Al ухудшаются адгезия омических контактов со слоем AlGaN, а также диффузия Al в этот слой. В результате повышается контактное сопротивление омических контактов.

Задачей настоящего изобретения является снижение контактного сопротивления омических контактов полупроводниковой гетероструктуры GaN/AlGaN за счет снижения количества остаточного кислорода и паров воды в вакуумной камере.

В способе изготовления омических контактов полупроводниковой гетероструктуры GaN/AlGaN, включающем создание исходного вакуума в вакуумной камере, последовательное электронно-лучевое напыление в вакуумной камере Ti, Al, Ni, Au на участок поверхности слоя AlGaN и высокотемпературный отжиг, в вакуумной камере перед напылением Ti, Al, Ni, Au распыляют Ti до образования 2-3 монослоев Ti на поверхностях элементов, расположенных внутри вакуумной камеры, а напыление Ti, Al, Ni, Au на участок поверхности слоя AlGaN производят при вакууме от 1·10^-7 до 1·10^-8 мм рт.ст.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».

Благодаря реализации отличительных признаков изобретения и, в частности, благодаря распылению в вакуумной камере Ti после создания первичного сверхвысокого (1·10^-8-1·10^-9 мм рт.ст.) вакуума, поверхности элементов внутри вакуумной камеры и, в частности, поверхность криопанели, являющейся неотъемлемым элементом вакуумной камеры, покрываются двумя-тремя монослоями свежеосажденного Ti, который генерирует молекулы остаточного кислорода и водяного пара и имеет также высокую сорбционную емкость, что позволяет в условиях последующего напыления Ti, Al, Ni, Au, сопровождаемого повышенным газовыделением, поддерживать рабочее давление в вакуумной камере не хуже, чем 1·10 ^-7-1·10^-8 мм рт.ст. Следует отметить, что в известных способах ввиду отсутствия сорбции газов, интенсивно выделяющихся в процессе напыления Ti, Al, Ni, Au, рабочее давление возможно поддерживать на уровне на 2-3 порядка хуже значения исходного вакуума.

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию «изобретательский уровень».

Способ реализуется следующим образом.

В стандартную вакуумную камеру помещают гетероструктуру GaN/AlGaN со сформированными на ее поверхности элементами приборной топологии и закрывают ее с помощью основной заслонки (main shutter). Затем в вакуумной камере создают исходный вакуум 1·10 ^-8-1·10^-9 с помощью магниторазрядного диодного насоса HMD-400. После этого в вакуумной камере распыляют Ti с помощью сублимационного насоса любого известного типа до образования 2-3 монослоев Ti на элементах, расположенных внутри вакуумной камеры. При количестве монослоев более трех происходит нерациональное расходование Ti, возможно, его осыпание, в то время как сорбционная емкость существенно не изменяется, так как, в основном, зависит от площади титанового покрытия. При однослойном покрытии, практически, не удается обеспечить его сплошность, что также обусловливает снижение сорбционной емкости.

После нанесения титанового покрытия на поверхностях элементов внутри вакуумной камеры открывают основную заслонку и производят напыление Ti, Al, Ni, Au на участок поверхности слоя AlGaN. При этом поддерживают вакуум 1·10^-7-1·10 ^-8 мм рт.ст. с помощью насоса HMD-400. Поддержание указанного высокого рабочего вакуума в вакуумной камере с использованием обычного насоса становится возможным благодаря сорбции газов, выделяющихся в процессе напыления Ti, Al, Ni, Au предварительно образованным титановым покрытием. После этого полупроводниковую гетероструктуру перемещают в камеру быстрого термического отжига и располагают на поверхность находящегося в этой камере графитового резистивного нагревателя, представляющего собой слой графита, нанесенный на подложку из пиролитического нитрида бора в виде плоской спирали с токоподводами. Производят откачку воздуха из камеры и подают взамен поток инертного газа, в частности азота. Затем нагревают гетероструктуру со скоростью не менее 100°С/сек до температуры 850-950°С и поддерживают эту температуру в течение 20-40 с. Контроль температуры осуществляют с помощью термопары и пирометра. После этого проводят быстрое охлаждение гетероструктуры путем принудительного обдува инертным газом. В процессе быстрого термического отжига происходят плавление алюминия и его реакция с остальными компонентами омических контактов, в результате возникают соединения сложного состава, образующие омические контакты с равномерным сопротивлением по поверхности.

Полученные согласно настоящему способу омические контакты полупроводниковой гетероструктуры GaN/AlGaN имеют контактное сопротивление R_c=0,1-0,2 Ом·мм.