[发明专利]一种降低n型AlGaN系材料的接触电阻的方法及其应用

说明书

本发明涉及一种降低n型AlGaN系材料的接触电阻的方法及其应用。所述降低n型AlGaN系材料的接触电阻的方法，包括：先通过刻蚀去除1/5‑1/2深度的n‑AlGaN层，再对刻蚀后的n‑AlGaN层表面进行高温处理。所述方法解决了现有高Al组分n‑AlGaN材料的欧姆接触问题，显著降低高Al组分n‑AlGaN材料的接触电阻，提高了材料的电学性能，由其制得的相关器件的工作电压可大幅降低，大大减少了器件的散热，进一步提高了器件的性能。

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体涉及一种降低n型AlGaN系材料的接触电阻的方法及其应用。

背景技术

紫外LED，尤其是发光波长小于280nm的高Al组分AlGaN基深紫外LED(DUV-LED)，由于其在紫外固化、医疗、军事、水/空气净化、杀菌消毒等领域的巨大应用前景，近年来吸引了无数国内外研究学者的目光，成为宽禁带半导体的研究热点之一。

然而，对用于深紫外LD、LED等光电器件的高Al组分的AlGaN而言，其n型接触性能相比GaN材料，主要受限于两个方面，一方面是随着Al组分的增加，深能级缺陷逐渐增加致使Si施主的离化能升高、迁移率降低，导致电导较低，并且随着Al组分的增加，电子亲和能逐渐减小，导致金-半界面处的肖特基势垒较高，这些材料本征特性导致了n-AlGaN的接触电阻较高；另一方面在器件的制备过程中，刻蚀工艺不可避免的会对材料表面产生影响，对于GaN材料来说，刻蚀在表面产生N空位形成重掺层，是有利于欧姆接触的形成，而对于AlGaN材料尤其是高Al组分的AlGaN，刻蚀所产生的N空位作为深能级补偿中心而非浅施主，接触势垒较高导致n-AlGaN材料的欧姆接触更加难以形成。因此，高Al组分的n-AlGaN材料的欧姆接触就成为此类器件研制过程中首要解决的问题之一。

目前本领域通常采用两类方法解决，一类是通过优化金属电极膜系结构和热处理等合金条件以期获得较低的接触电阻；另一类是通过对接触层进行表面处理，例如湿法腐蚀、等离子体轰击及清洗等手段。优化金属结构的改善有限，并且往往会增加工艺难度和成本，酸碱等溶液的湿法腐蚀可控性低且不稳定重复性差，等离子体轰击需要专用的设备并且可能造成二次损伤，因此目前的手段都不能有效地解决n-AlGaN材料的接触问题。

发明内容

针对上述存在的问题和不足，本发明提供一种可显著降低n型AlGaN系材料的接触电阻的方法，解决目前高Al组分n型AlGaN材料欧姆接触制备困难的问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种降低n型AlGaN系材料的接触电阻的方法，包括：先通过刻蚀去除1/5-1/2深度的n-AlGaN层，再对刻蚀后的n-AlGaN层表面进行高温处理。

本发明将刻蚀技术与高温处理技术相结合，在刻蚀后的n-AlGaN层表面进行高温处理，显著降低n型AlGaN系材料的接触电阻，提高其电学性能；从而使得采用该方法制得的相关器件的工作电压大幅降低，大大提高器件的散热能力，进一步提高了器件的性能。

本发明中，所述刻蚀可以是湿法腐蚀、干法ICP刻蚀或者RIE刻蚀。

本发明中，所述高温处理是指：在保护气体条件下，利用工艺气体对刻蚀后的n-AlGaN层表面进行高温处理；

其中，所述工艺气体为NH₃与N₂/H₂的混合气体；优选地，当混合气体为NH₃与N₂时，流量比为1:(1-3)；当混合气体为NH₃与H₂时，流量比为1:(1-3)。

其中，所述高温处理的温度为800-1200℃，优选900-1100℃；压力为50-150mbar，优选80-120℃；处理时间为10-120min；优选地，在高温处理过程中，升温及降温速率为1-3℃/sec。