一種化合物半導體的金屬化結構制造技術

本發明專利技術公開了一種化合物半導體的金屬化結構，包括：化合物半導體襯底，以及自襯底向上依次制備的第一層金屬薄膜、第二層金屬薄膜、第三層金屬薄膜和電極層金屬薄膜，形成金屬化層狀結構；其中，各層金屬薄膜的厚度均小于1μm，且各層金屬薄膜的總厚度小于2μm；第一層金屬薄膜的材料為與化合物半導體襯底材料的共晶點在150～450℃范圍內的金屬材料；第二層金屬薄膜的材料為激活能在150～500kJ/mol范圍內的金屬材料；第三層金屬薄膜的材料為與第二層金屬薄膜材料和電極層金屬薄膜材料在硬度和彈性模量兩個力學參數上相匹配的金屬材料。本發明專利技術實現了化合物半導體器件的金屬化結構既具備良好電學特性，又具備穩定的力學結合強度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體
，尤其涉及一種化合物半導體的金屬化結構。
技術介紹
隨著信息技術的不斷發展，化合物半導體在微電子學和光電子學領域中發揮的作用越來越巨大。以碲鎘汞(HgCdTe)、銻化銦(InSb)、銦鎵砷(InGaAs)等化合物半導體為基礎材料制備的紅外焦平面陣列已成為當今紅外探測器發展的主流。此類紅外焦平面探測器在目標搜尋、導彈預警探測、情報偵察等領域有著廣闊的應用前景。InGaAs, InSb是典型的II1-V族化合物半導體，HgCdTe是典型的I1- VI族化合物半導體。在半導體器件工藝中，每個半導體器件都需要金屬化，從而形成金屬和半導體的歐姆接觸，以實現良好的電特性，用于紅外探測器制備的化合物半導體器件也不例外。但是紅外探測器會工作在許多惡劣的環境下，比如高壓力、高真空等宇航太空環境中，金屬化結構可能與化合物半導體分離，導致器件失效。因此，對用于紅外探測器的金屬化結構提出了更嚴格的要求，就是既要滿足可以形成小的歐姆電阻的電學特性要求，又要滿足能與化合物半導體有穩定的力學接觸的要求。在夏普公司，專利號86108717中，指出了一種GaAlAs等化合物半導體底板上，先形成鈦膜，再形成一層以金為主的合金層。此方法的不足是:鈦膜是傳統硅工藝常用的金屬化打底層材料。鈦膜線膨脹系數與硅，鍺等單質半導體匹配，但與大多數化合物半導體材料的熱膨脹系數不匹配，加之鈦為難溶金屬，很難和化合物半導體形成合金。雖然此方法在合金化后可以形成了良好的歐姆接觸，但是金屬化結構與底板之間的附著力不好，可靠性不聞。
技術實現思路
本專利技術提供一種化合物半導體的金屬化結構，用以解決現有技術中金屬化結構與底板之間的附著力不好，可靠性不高的問題。具體地，本專利技術提供的化合物半導體的金屬化結構，包括:化合物半導體襯底，以及自化合物半導體襯底向上依次制備的第一層金屬薄膜、第二層金屬薄膜、第三層金屬薄膜和電極層金屬薄膜，形成化合物半導體的金屬化層狀結構；其中，各層金屬薄膜的厚度均小于I Pm，且各層金屬薄膜的總厚度小于2pm;且所述第一層金屬薄膜的材料為與化合物半導體襯底材料的共晶點在150°C 450°C范圍內的金屬材料；所述第二層金屬薄膜的材料為激活能在150kJ/mol 500kJ/mol范圍內的金屬材料；所述第三層金屬薄膜的材料為與第二層金屬薄膜材料和電極層金屬薄膜材料在硬度和彈性模量兩個力學參數上相匹配的金屬材料。可選地，本專利技術所述化合物半導體的金屬化結構中，所述第三層金屬薄膜的厚度大于所述第二層金屬薄膜和所述電極層金屬薄膜的厚度。可選地，本專利技術所述化合物半導體的金屬化結構中，所述第一層金屬薄膜的厚度為200 6000埃；所述第二層金屬薄膜的厚度為100 3000埃；所述第三層金屬薄膜的厚度為200 6000埃；所述電極層金屬薄膜的厚度為100 3000埃。可選地，本專利技術所述化合物半導體的金屬化結構中，所述電極層金屬薄膜的材料為電導率大于3.0X IO7S m S且化學性質穩定的金屬材料。可選地，本專利技術所述化合物半導體的金屬化結構中，所述第一層金屬薄膜的材料為N1、In、Ge、Al或Au ;所述第二層金屬薄膜的材料為Au、Pt、Ti或Cr ;所述第三層金屬薄膜的材料為Pd或Ni ;所述電極層金屬薄膜的材料為Au或Pt。可選地，本專利技術所述化合物半導體的金屬化結構中，所述第一層金屬薄膜、第二層金屬薄膜、第三層金屬薄膜和電極層金屬薄膜通過離子束濺射設備制備得到。可選地，本專利技術所述化合物半導體的金屬化結構中，所述離子濺射設備制備各層金屬薄膜時在同一真空腔室內、同一真空度下制備。可選地，本專利技術所述化合物半導體的金屬化結構中，通過所述離子束濺射設備濺射各層金屬薄膜結束·后，進行真空熱處理；其中，真空熱處理時，退火溫度為250°C 400°C，保溫時間30min 2h。本專利技術有益效果如下:本專利技術所述技術方案消除了化合物半導體的金屬化結構出現膜基分離的現象，實現了化合物半導體金屬化結構即具有良好的電學特性，又具有穩定的力學特性，大大提高了化合物半導體器件的可靠性，大大提高了紅外探測器的成品率，結構簡單，重復性好。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術提供的一種化合物半導體的金屬化結構的結構圖。具體實施例方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。為了解決紅外探測器工作在許多惡劣的環境下，金屬化結構可能與化合物半導體分離，導致器件失效的問題，本專利技術提供一種化合物半導體的金屬化結構，其通過膜層組分設計、膜層厚度設計，優選地，還通過生長金屬薄膜的設備選擇及后續熱處理設計等多個方面進行技術改進，實現了化合物半導體器件的金屬化結構既具備良好電學特性，又具備穩定的力學結合強度。下面就通過幾個具體實施例對本專利技術所述的化合物半導體的金屬化結構進行詳細說明。實施例一本專利技術實施例提供一種化合物半導體的金屬化結構，如圖1所示，包括:化合物半導體襯底110，以及自化合物半導體襯底110向上依次制備的第一層金屬薄膜120、第二層金屬薄膜130、第三層金屬薄膜140和電極層金屬薄膜150，形成化合物半導體的金屬化層狀結構；其中，各層金屬薄膜的厚度均小于I Pm，且各層金屬薄膜的總厚度小于2 ym。具體地，第一層金屬薄膜120的主要作用就是與化合物半導體襯底形成良好的歐姆接觸，因此就需要選擇一種易于和化合物半導體形成合金的金屬材料，即選擇的金屬材料與化合物半導體的共晶點低即可滿足要求。對此，本專利技術實施例中，選取第一層金屬薄膜的材料為與化合物半導體襯底材料的共晶點在150°C 450°C范圍內的金屬材料；第二層金屬薄膜130的主要作用不是和第一層金屬薄膜120形成合金層，而是與第一層金屬薄膜120和第三層金屬薄膜140形成互擴散，以提高膜層和基底之間的結合強度，就要選擇激活能低的金屬材料。對此，本專利技術實施例中，選取第二層金屬薄膜的材料為激活能在150kJ/mol至500kJ/mol范圍內的金屬材料。第三層金屬薄膜140的主要作用是防止電極層金屬薄膜向第二層金屬薄膜擴散，對此，第三層金屬薄膜的厚度要比第二層金屬膜層和電極層金屬膜層厚。此外，第三層金屬薄膜的材料選取還要實現與第一、二層金屬薄膜與電極層金屬薄膜之間在硬度和彈性模量兩個力學參數的匹配。第四層金屬薄膜150的作用就是實現良好的電連接，所以選擇電導率大于3.0X IO7S nT1,并且化學性質穩定的金屬。實施例二本專利技術實施例提供一種化合物半導體的金屬化結構，結構圖繼續如圖1所示，該實施例是從制備工藝、各金屬層的 材料及厚度選取的角度，對實施例一所述金屬化結構的進一步闡述。本實施例中為了制備出表面形貌平坦的金屬化結構，對后續工藝的展開有好處，故選本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種化合物半導體的金屬化結構，其特征在于，包括：化合物半導體襯底，以及自化合物半導體襯底向上依次制備的第一層金屬薄膜、第二層金屬薄膜、第三層金屬薄膜和電極層金屬薄膜，形成化合物半導體的金屬化層狀結構；其中，各層金屬薄膜的厚度均小于1μm，且各層金屬薄膜的總厚度小于2μm；所述第一層金屬薄膜的材料為與化合物半導體襯底材料的共晶點在150℃～450℃范圍內的金屬材料；所述第二層金屬薄膜的材料為激活能在150kJ/mol～500kJ/mol范圍內的金屬材料；所述第三層金屬薄膜的材料為與第二層金屬薄膜材料和電極層金屬薄膜材料在硬度和彈性模量兩個力學參數上相匹配的金屬材料。

【技術特征摘要】
1.一種化合物半導體的金屬化結構，其特征在于，包括:化合物半導體襯底，以及自化合物半導體襯底向上依次制備的第一層金屬薄膜、第二層金屬薄膜、第三層金屬薄膜和電極層金屬薄膜，形成化合物半導體的金屬化層狀結構； 其中，各層金屬薄膜的厚度均小于I U m,且各層金屬薄膜的總厚度小于2 u m ;所述第一層金屬薄膜的材料為與化合物半導體襯底材料的共晶點在150°C 450°C范圍內的金屬材料；所述第二層金屬薄膜的材料為激活能在150kJ/mol 500kJ/mol范圍內的金屬材料；所述第三層金屬薄膜的材料為與第二層金屬薄膜材料和電極層金屬薄膜材料在硬度和彈性模量兩個力學參數上相匹配的金屬材料。2.如權利要求1所述的化合物半導體的金屬化結構，其特征在于，所述第三層金屬薄膜的厚度大于所述第二層金屬薄膜和所述電極層金屬薄膜的厚度。3.如權利要求2所述的化合物半導體的金屬化結構，其特征在于，所述第一層金屬薄膜的厚度為200 6000埃；所述第二層金屬薄膜的厚度為100 3000埃；所述第三層金屬薄膜的厚度為200 6000埃；所述電極層金屬薄...

【專利技術屬性】
技術研發人員：史夢然，趙建忠，曹雪峰，孫浩，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第十一研究所，
類型：發明
國別省市：