无帽层InP HEMT欧姆接触结构、太赫兹探测器及其制作方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114823976A(43)申请公布日2022.07.29(21)申请号202210433018.5H01L31/112(2006.01)(22)申请日2022.04.22H01Q1/22(2006.01)(71)申请人中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所地址215123江苏省苏州市苏州工业园区独墅湖高教区若水路398号(72)发明人焦尚孙建东秦华(74)专利代理机构南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32256专利代理师赵世发(51)Int.Cl.H01L31/18(2006.01)H01L31/0224(2006.01)H01L23/66(2006.01)H01L31/0352(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称无帽层InPHEMT欧姆接触结构、太赫兹探测器及其制作方法(57)摘要本发明公开了一种无帽层InPHEMT欧姆接触结构、太赫兹探测器及其制作方法。所述形成欧姆接触的方法包括：在包含InGaAs层的半导体外延结构上制作形成包含金属Ni、Ge、Au的金属层，并于氮气气氛条件下依次进行第一阶段退火处理、第二阶段退火处理，其中，第一阶段退火的处理的温度为200℃，时间为20s，第二阶段退火的处理的温度升高至340‑380℃，时间为50‑100s。本发明实施例提供的一种基于无帽层InPHEMT的太赫兹探测器的制作方法，在InPHEMT中，无帽层结构降低了材料外延生长成本，并简化了制备工艺；同时，避免了在刻蚀帽层时引入大量表面态，在抑制栅极漏电的同时提升了器件的栅控特性，进而保证了探测器的灵敏度。CN114823976ACN114823976A权利要求书1/2页1.一种形成无帽层InPHEMT欧姆接触结构的方法，其特征在于，包括：在包含InGaAs层的半导体外延结构上制作形成包含金属Ni、Ge、Au的金属层，并于氮气气氛条件下依次进行第一阶段退火处理、第二阶段退火处理，以使InGaAs层中的部分InGaAs分解，且使金属层中的部分Ge元素扩散至InGaAs层内并占据InGaAs分解后形成的Ga空位，从而使所述金属层与所述半导体外延结构形成欧姆接触，其中，第一阶段退火的处理的温度为200℃，时间为20s，第二阶段退火的处理的温度升高至340‑380℃，时间为50‑100s。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述金属层包括依次层叠设置的Ni层、Ge层和Au层，所述Ni层的厚度为5nm，所述Ge层的厚度为75nm，所述Au层的厚度为150nm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述半导体外延结构还包括InAlAs势垒层，所述InAlAs层叠层设置在所述InGaAs层上，所述金属层设置在所述InAlAs层上，所述InAlAs层与InGaAs层之间形成有二维电子气，或者，所述InGaAs层内部形成有InAs插入层，所述InAs层内部形成有二维电子气，所述金属层与所述二维电子气电连接。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述半导体外延结构还包括InP保护层，所述InP保护层叠层设置在所述InAlAs势垒层上，所述金属层设置在所述InP保护层上；优选的，所述InP保护层的厚度为6nm。5.由权利要求1‑4中任一项所述的方法制作获得的无帽层InPHEMT欧姆接触结构。6.一种基于无帽层InPHEMT的太赫兹探测器的制作方法，其特征在于，包括制作无帽层InPHEMT单元的步骤以及制作能够耦合太赫兹波的天线的步骤，所述天线与所述无帽层InPHEMT单元的源极、漏极和栅极电连接；其中，制作无帽层InPHEMT单元的步骤包括：提供包含InGaAs层的异质结，所述异质结内形成有二维电子气，采用权利要求1‑4中任一项所述的方法在所述异质结的源区、漏区制作源极、漏极，且使所述源极、漏极与所述异质结形成欧姆接触，所述源极与漏极通过所述二维电子气电连接；以及，在所述异质结上制作栅极。7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于：所述源极和漏极均包括依次层叠设置的Ni层、Ge层和Au层，所述Ni层的厚度为5nm，所述Ge层的厚度为75nm，所述Au层的厚度为150nm。8.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于：所述异质结包括层叠设置的InGaAs沟道层和InAlAs势垒层，所述InGaAs沟道层和InAlAs势垒层之间形成有二维电子气，或者，所述异质结包括层叠设置的第一InGaAs沟道层、InAs插入层、第二InGaAs沟道层和InAlAs势垒层，所述InAs插入层内部形成有二维电子气；优选的，所述InAlAs势垒层的厚度为11nm，第一InGaAs沟道层的厚度为2nm，所述InAs插入层的厚度为5nm，所述第二InGaAs沟道层的厚度