本发明专利技术公开了一种改进p-GaN薄膜欧姆接触的材料结构及其制备方法，该材料结构包括：衬底(1)；生长在该衬底(1)上的缓冲层(2)；生长在该缓冲层(2)上的n-GaN薄膜层(3)；生长在该n-GaN薄膜层(3)上的p-GaN薄膜层(4)；以及生长在该p-GaN薄膜层(4)上的重掺杂p-GaN薄膜层(5)。本发明专利技术是在p-GaN薄膜与金属之间插入一层很薄的具有大量缺陷的重掺杂p-GaN层，通过低温生长或者离子注入等方法使得重掺杂p-GaN层内拥有大量的缺陷能级，使得载流子可以通过变程跳跃或者缺陷能级辅助完成载流子输运，进而可以降低其与接触金属的比接触电阻率，改善p-GaN薄膜的欧姆接触性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体
,尤其涉及一种改进P-GaN薄膜欧姆接触的材料结构及其制备方法。
技术介绍
氮化镓(GaN)是一种宽禁带的第三代半导体材料，其与铟和铝组成的系列材料(包括氮化铝、铝镓氮、铟镓氮、氮化铟、铝铟镓氮)以其禁带宽度大、光谱范围宽(覆盖了从紫外到红外全波段)、耐高温性和耐腐蚀性好，在发光二极管(LED)、蓝光激光器(BlueLaser)、太阳能电池和紫外探测器等光电子学和微电子学领域内有重要的应用价值。目前人们已经可以运用分子束外延(MBE)和金属有机化学气相外延(MOCVD)等生长方法制备出质量较好的GaN薄膜。近年来GaN基材料和器件质量不断提升，已经在LED和Blue Laser等方面实现产业化，但是GaN基材料和器件仍有很多问题亟待解决，如GaN基材料的高浓度P型掺杂以及GaN基材料的接触等制造工艺。由于欧姆接触性能的好坏直接影响到器件的性能，低接触电阻的欧姆接触是实现高质量器件的基础。所以，为了制备高性能的GaN基器件，获得低接触电阻的欧姆接触是在器件制备过程中必须解决的问题之一，特别是P-GaN薄膜的欧姆接触。P-GaN薄膜由于其禁带宽度较大，没有一种金属的功函数可以满足与之形成欧姆接触的要求，加之P-GaN空穴浓度无法再进一步升高(最大约为I X 1018cm_3)，这导致p-GaN薄膜的欧姆接触无法简单实现低接触电阻。目前，常用的改善p-GaN欧姆接触的方法有快速热退火，选用多层金属等方法，这些方法都是从接触金属和后续处理方面来改善欧姆接触，而没有利用P-GaN薄膜本身的性质实现低接触电阻的欧姆接触。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提出一种，以降低P-GaN薄膜与金属的接触电阻，改善P-GaN薄膜欧姆接触的性能，其具有成本低、结构与制造工艺简单的优点。( 二 )技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种改进ρ-GaN薄膜欧姆接触的材料结构，该材料结构包括:衬底I ;生长在该衬底I上的缓冲层2 ;生长在该缓冲层2上的n-GaN薄膜层3 ;生长在该n-GaN薄膜层3上的p-GaN薄膜层4 ；以及生长在该ρ-GaN薄膜层4上的重掺杂p_GaN薄I吴层5。为达到上述目的，本专利技术还提供了一种制备权利要求1至10中任一项所述材料结构的方法，该方法包括:在衬底上生长GaN缓冲层；在GaN缓冲层上生长掺Si的GaN薄膜层；在掺Si的GaN薄膜层上生长掺Mg的p-GaN薄膜层；在掺Mg的p-GaN薄膜层上低温生长重掺Mg的重掺杂ρ-GaN薄膜层；在重掺杂ρ-GaN薄膜层上利用电子束蒸发设备生长用于欧姆接触电极的金属层；以及对形成的器件进行快速热退火合金化处理。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果:1、本专利技术提供改进ρ-GaN薄膜欧姆接触的材料结构及其制备方法，是在p_GaN薄膜与金属之间插入一层很薄的具有大量缺陷的重掺杂P-GaN层，通过低温生长或者离子注入等方法使得重掺杂P-GaN层内拥有大量的缺陷能级，使得载流子可以通过变程跳跃或者缺陷能级辅助完成载流子输运，进而可以降低其与接触金属的比接触电阻率，改善P-GaN薄膜的欧姆接触性能。2、本专利技术提供，由于该方法重复性好、工艺简单以及能实现比接触电阻率低的欧姆接触，所以该方法可以广泛应用于GaN基半导体器件。附图说明 为进一步说明本专利技术的内容及特点，以下结合附图及实施例对本专利技术作一详细的描述，其中:图1是本专利技术提供的改进p-GaN薄膜欧姆接触的材料结构的示意图；图2是本专利技术提出的材料结构在p++_GaN薄膜层的不同生长温度情况下利用圆形传输线模型方法测试的拟合直线；图3是本专利技术提供的制备图1所示材料结构的方法流程图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。如图1所示，图1是本专利技术提供的改进p-GaN薄膜欧姆接触的材料结构的示意图，该材料结构包括:衬底I ;生长在该衬底I上的缓冲层2 ;生长在该缓冲层2上的n-GaN薄膜层3 ;生长在该n-GaN薄膜层3上的p-GaN薄膜层4 ；以及生长在该ρ-GaN薄膜层4上的重掺杂p-GaN薄膜层(p++-GaN薄膜层)5。其中，衬底I为蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓或砷化镓材料，缓冲层2为500°C左右低温生长的GaN或AlN缓冲层，n_GaN薄膜层3为掺Si杂质的GaN薄膜层，ρ-GaN薄膜层4为掺Mg杂质的GaN薄膜层,掺Mg杂质的GaN薄膜层中掺入Mg杂质的浓度为4X 1019cm_3,重掺杂p-GaN薄膜层5为低温生长的重掺杂Mg杂质的GaN薄膜层，重掺杂Mg杂质的GaN薄膜层中掺入Mg杂质的浓度为5 X 102°cnT3,重掺杂Mg杂质的GaN薄膜层的厚度为20nm-40nm之间，重掺杂Mg杂质的GaN薄膜层的生长温度不高于900°C。本专利技术对重掺Mg杂质的p++_GaN薄膜层的不同生长温度进行了对比实验，在其他生长条件和参数一致的情况下，其利用圆形传输线模型方法(CTML)做出的拟合直线如图2所示，再根据CTML方法可计算出p++_GaN薄膜层生长温度为1060°C、1000°C和900°C时，最终欧姆接触的比接触电阻率分别为为2X Kr2 Ω.οιι2、6.6Χ1(Γ3Ω.cm2和2.6X 1(Γ3 Ω.αιι2。同时我们还做了 P++_GaN薄膜层不同掺Mg杂质浓度的对比实验，其MOCVD中通入Mg的流量为560mL/min时，其IV特性曲线不是直线，呈现肖特基结的特性，说明没有形成欧姆接触，最终实验结果如表I所示。从实验结果可知，随着p++_GaN薄膜层生长温度降低其欧姆接触的比接触电阻率不断下降，同时当掺入Mg的量升高时，其欧姆接触性能改善；而p++_GaN薄膜层生长温度越低，或者掺入Mg的量越多，其薄膜中的缺陷密度越多，说明在P-GaN薄膜与金属之间插入一层很薄的具有大量缺陷的重掺杂P-GaN层能有效地改善ρ-GaN薄膜的欧姆接触性能。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改进p?GaN薄膜欧姆接触的材料结构，其特征在于，该材料结构包括：衬底(1)；生长在该衬底(1)上的缓冲层(2)；生长在该缓冲层(2)上的n?GaN薄膜层(3)；生长在该n?GaN薄膜层(3)上的p?GaN薄膜层(4)；以及生长在该p?GaN薄膜层(4)上的重掺杂p?GaN薄膜层(5)。
【技术特征摘要】
1.一种改进ρ-GaN薄膜欧姆接触的材料结构,其特征在于,该材料结构包括: 衬底⑴； 生长在该衬底⑴上的缓冲层⑵； 生长在该缓冲层(2)上的n-GaN薄膜层(3)； 生长在该n-GaN薄膜层(3)上的ρ-GaN薄膜层(4);以及 生长在该P-GaN薄膜层(4)上的重掺杂ρ-GaN薄膜层(5)。2.根据权利要求1所述的改进P-GaN薄膜欧姆接触的材料结构，其特征在于，所述衬底(1)为蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓或砷化镓材料。3.根据权利要求1所述的改进P-GaN薄膜欧姆接触的材料结构，其特征在于，所述缓冲层⑵为500°C低温生长的GaN或AlN缓冲层。4.根据权利要求1所述的改进P-GaN薄膜欧姆接触的材料结构，其特征在于，所述n-GaN薄膜层(3)为掺Si杂质的GaN薄膜层。5.根据权利要求1所述的改进P-GaN薄膜欧姆接触的材料结构，其特征在于，所述P-GaN薄膜层(4)为掺Mg杂质的GaN薄膜层。6.根据权利要求5所述的改进ρ-GaN薄膜欧姆接触的材料结构，其特征在于，所述掺Mg杂质的GaN薄膜层中掺入Mg杂质的浓度为4X 1019cm_3。7.根据权利要求1所述的改进P-GaN薄膜欧姆接触的材料结构，其特征在于，所述重掺杂P-GaN薄膜层(5)为低温生长的重掺杂Mg杂质的GaN薄膜层。8.根据权利要求7所述的改进ρ-GaN薄膜欧姆接触的材料结构，其特征在于，所述重掺杂Mg杂质的GaN薄膜层中掺入Mg杂质的浓度为5X 102°cm_3。9.根据权利要求7所述的改进p-GaN薄膜欧姆接触的材料结构，其特征在于，所述重掺杂Mg...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴亮亮，赵德刚，江德生，刘宗顺，陈平，李亮，乐伶聪，杨辉，
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：
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