[发明专利]利用飞秒激光制备金属-半导体接触电极的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料与器件制造领域，具体涉及一种利用飞秒激光制备金属-半导体接触电极的方法。

背景技术

飞秒激光是20世纪80年代初期诞生并迅速发展起来的激光前沿研究领域和新的科学技术分支，它是目前人类观察微观世界，揭示超快运动过程的重要手段。人们通常将皮秒(ps，10-12s)、飞秒(fs，10-15s)光脉冲称之为超短光脉冲。飞秒激光具有以下特点：一是其脉冲宽度极短；二是经放大后峰值功率极高，可达太瓦(1012W)以上，经聚焦，峰值功率密度可达108-1020W/cm2，其强度超过了原子内部的库仑场，比目前全世界发电总功率还要多出百倍；三是它能聚焦到比头发的直径还要小的空间区域，使电磁场的强度比原子核对其周围电子的作用力还要高数倍。这些独有的特点使飞秒激光具有广泛而特殊的用途，使其在超快领域、超强领域，超微细加工领域和光通信中都有应用。

飞秒激光超微细加工是当今世界激光、光电子行业中的一个极为引人注目的前沿研究方向。与飞秒超快和飞秒超强研究有所不同的是飞秒激光超微细加工与先进的制造技术紧密相关，对某些关键工业生产技术的发展可以起到更直接的推动作用。用超短激光脉冲进行材料处理或加工，不仅可以改进用现有激光进行材料微加工的不足之处，而且还可以完成传统激光加工无法做到的事情。飞秒激光具有极高的三维光子密度，可以对各种材料实现逐层、微量加工；飞秒激光加工的热影响区域小，不存在长脉冲激光或连续激光加工中的等离子体屏蔽效应，这就使其能量利用效率和加工精度都非常高。例如，纳秒和皮秒激光加工时，在烧蚀区域周围融化层的污染会导致加工精度的降低。显微观测发现，纳秒和皮秒激光烧蚀孔的周围存在冠状物，而飞秒激光烧蚀的孔洞外围非常平整。

当用飞秒激光加工透明介质材料时，加工过程不受材料本身的线性吸收系数的影响，同时，对材料表面或内部的缺陷不敏感。此外，从光和物质相互作用的角度来看，飞秒激光加工涉及的主要是多光子电离的过程，在机理上不同于传统激光加工，飞秒激光烧蚀具有低的破坏阈值及小的热扩散区的特点，可实现对材料的“非热”微加工，从而大大减小传统长脉冲激光加工中热效应带来的负面影响，显著提高加工精度，在光电器件微加工领域具有广阔的应用。

本发明公开一种利用飞秒激光制备金属-半导体接触电极的方法，该方法采用图形直写，无需显影、定影即可直接进入下一工艺步骤，大大简化工艺，降低了成本，在一些场合还可以代替电子束曝光技术制作细小金属电极。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新模式的图形曝光技术来实现金属-半导体接触电极的制备。其广泛适用于包括高电子迁移率晶体管(HEMT)肖特基栅电极，金属-半导体光电二极管(Metal-semiconductor photodiode)半透明电极以及欧姆接触电极等金属-半导体接触电极的制备。主要特点是：采用飞秒激光加工工艺代替传统的图形曝光工艺，在晶片上直接描绘图案，在一些场合还可以代替电子束曝光技术制作细小金属电极。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：提供一种利用飞秒激光制备金属-半导体接触电极的方法，包括如下步骤：

步骤1：在晶片表面涂布抗蚀剂；

步骤2：采用飞秒激光直写技术，在抗蚀剂表面形成图形；

步骤3：采用电子束蒸发技术，在图形的表面蒸发金属，使金属附着于图形的上面，同时该金属还附着于剩余抗蚀剂的上面；

步骤4：剥离晶片表面涂布的抗蚀剂，并同时剥离掉抗蚀剂上面的金属，得到金属-半导体接触电极。

其中晶片是砷化镓晶片。

其中抗蚀剂是电子束胶或光刻胶。

其中抗蚀剂的厚度为10纳米到0.1微米。

本发明的优点在于采用飞秒激光制作金属-半导体接触电极，操作简单，直接高效，通过激光器终端所连接的显示器可以即时清晰地观察实验过程和实验结果；不再显影定影，减少了对器件本身的污染。与传统光刻和电子束曝光工艺相比降低了成本。

附图说明

为了进一步说明本发明的具体技术内容，下面结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1-图4是本发明的工艺步骤流程图。

具体实施方式

请参阅图1-图4所示，本发明提供一种利用飞秒激光制备金属-半导体接触电极的方法，包括如下步骤：

步骤1：在晶片10表面涂布抗蚀剂20，该晶片10是半导体晶片如砷化镓晶片，氮化镓晶片，硅晶片或是二氧化硅晶片等，该抗蚀剂20可以是电子束胶或光刻胶，该抗蚀剂20的厚度为10纳米到0.1微米之间；