[发明专利]一种p-GaN欧姆接触电极及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种p‑GaN欧姆接触电极及其制备方法和应用，包括：p‑GaN材料层，所述p‑GaN材料层形成有重掺杂p‑GaN层；所述重掺杂p‑GaN层上形成有底层接触金属层，所述底层接触金属层上形成有上层盖帽金属层；其中，重掺杂p‑GaN层中，Mg掺杂浓度≥1×10²⁰cm^‑3。本发明的p‑GaN欧姆接触电极，具有低比接触电阻率的欧姆接触特性。

技术领域

本发明涉及半导体材料与器件技术领域，特别涉及一种p-GaN欧姆接触电极及其制备方法和应用。

背景技术

第一代Si、Ge半导体将人类带入了信息时代，同时也带动了电子系统的智能化和信息化。第二代半导体(GaAs、InP、MCT等)为我们带来光电器件、功率电子器件、射频电子器件和空间抗辐照器件等，引发了无线通信、光通信等信息领域的革命。

第三代半导体GaN具有宽禁带、高击穿、高频等优异的半导体特性；相比Si基半导体，GaN材料的击穿场强是其10余倍，Baliga优值高出其1580多倍；相比于其它三五族半导体材料，GaN基异质结因其在不掺杂时通过强自发极化效应能产生极高浓度的二维电子气，更是使其成为第三代半导体材料中的首选。GaN材料优越的性能使其在射频微波和电力电子领域有着广阔的应用前景。

然而，上述技术方案的实现需要性能优良的欧姆接触电极作为坚实的基础。由于p-GaN材料功函数较大(7.5eV)没有合适的金属形成优异的欧姆接触；Mg掺杂的p-GaN材料空穴浓度难以提高，一直以来p-GaN材料的欧姆接触比接触电阻率很难做到n-GaN材料的10^-6～10^-8cm²的水平。目前p-GaN材料常用的欧姆接触电极体系为镍/金(Ni/Au)，其比接触电阻率在10^-4～10^-5cm²的量级。

综上，亟需一种新的p-GaN欧姆接触电极，以进一步提升p-GaN的欧姆接触特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种p-GaN欧姆接触电极及其制备方法和应用，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明的p-GaN欧姆接触电极，具有低比接触电阻率的欧姆接触特性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种p-GaN欧姆接触电极，包括：

p-GaN材料层，所述p-GaN材料层形成有重掺杂p-GaN层；所述重掺杂p-GaN层上形成有底层接触金属层，所述底层接触金属层上形成有上层盖帽金属层；

其中，重掺杂p-GaN层中，Mg掺杂浓度≥1×10²⁰cm^-3。

本发明的进一步改进在于，所述重掺杂p-GaN层的厚度为1～10nm。

本发明的进一步改进在于，所述底层接触金属层的厚度为5～50nm，其材质为Ni、Ir、ITO、TiN或NiN。

本发明的进一步改进在于，所述上层盖帽金属层的厚度为50～1000nm，其材质为Al、Au、Pt和Pd中的一种或多种。

本发明的进一步改进在于，所述欧姆接触电极形成的比接触电阻率小于等于10^-5Ω·cm。

一种本发明上述的p-GaN欧姆接触电极的应用，应用于电子元件；所述电子元件为探测器、肖特基二极管、晶闸管、场效应晶体管、发光二极管、激光二极管、MEMS器件或生物传感器。

本发明的一种p-GaN欧姆接触电极的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，在清洗并吹干的p-GaN材料层上沉积Mg金属，并进行高温退火处理，获得高温退火处理后的样品；