一種金合金靶材及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種金合金靶材及其制備方法，主要用于GaAs基半導體器件的歐姆 接觸制作，屬于冶金和壓延加工技術領域。
【背景技術】
[0002] GaAs基半導體材料是化合物半導體中最重要、用途最廣泛的半導體材料，是目前 研宄得最成熟、生產(chǎn)量最大的化合物半導體材料，也是微電子和光電子的基礎材料。由于 GaAs具有電子迀移率高、禁帶寬度大且為直接帶隙，容易制成半絕緣材料、本征載流子濃度 低、光電特性好、以及具有耐熱、抗輻射性能好和對磁場敏感等優(yōu)良特性，用GaAs材料制作 的半導體器件頻率響應好、速度快、工作溫度高，能滿足集成光電子的需要。它是目前最重 要的光電子材料，也是繼硅材料之后最重要的微電子材料，它適合于制造高頻、高速的器件 和電路。
[0003] GaAs基半導體器件具備超高速、低功耗、多功能、抗輻射等特點，主要應用于智能 化武器、航空航天、軍事通信、雷達等軍事領域，此外在手機、光纖通信、圖像處理、照明等民 用商用領域也有著廣泛應用。
[0004] 常規(guī)的GaAs半導體器件歐姆接觸制備方法是，在GaAs半導體表面濺射AuGe合金 薄膜后，在一定溫度、時間條件下進行金屬化處理。在金屬化過程中，隨著溫度的升高，AuGe 薄膜開始熔化，Ga擴散到金屬中去，而鍺作為兩性摻雜物，以約為2X IO19CnT3的密度摻雜 到GaAs中，占據(jù)Ga的晶格位置，形成高摻雜的合金層，實現(xiàn)金屬-半導體的歐姆接觸。在 GaAs半導體器件歐姆接觸原理中，Ga和Ge的相互擴散是形成歐姆接觸的基礎，但Ge過度 擴散會抬高歐姆接觸電阻值，破壞接觸性能。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種Au-Ge-Ni金基合金革El材，該革El材用于GaAs基半導體 器件磁控濺射鍍膜，該靶材成分配比合理，可推廣應用于多種GaAs基半導體器件的歐姆接 觸制備。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述Au-Ge-Ni金基合金靶材的制備方法，該方 法簡單，利于批量生產(chǎn)。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：
[0008] -種Au-Ge-Ni金基合金革巴材，該革巴材由以下含量的成分組成：Ge 9. 5? 13.5wt%、Ni 4.2 ?5.8wt%，Au 余量。
[0009] 另一方面，本發(fā)明提供一種Au-Ge-Ni金基合金靶材的制備方法，采用"離心鑄 造-熱壓-機械加工"方法，包括以下步驟：
[0010] (1)備料：選擇原料，其中純度99. 99%的金、純度99. 99%的鎳、單晶鍺；按照各組 分的質量百分比稱取原料；
[0011] ⑵離心鑄造：將稱好的金、鎳、鍺原料放入離心鑄造機的石英坩堝中，抽真空，采 用超音頻感應恪煉，金屬全恪后甩入石墨模；
[0012] (3)熱壓：將得到的板坯在銅加熱板上加熱至245°C?255°C，采用萬噸壓機持續(xù) 壓2min，壓力維持在180MPa?200MPa ;
[0013] (4)機械加工：將熱壓后的板坯進行銑床加工，先采用硬質合金銑刀將板材長、 寬、厚尺寸分別銑至比成品尺寸大〇.5_，再用金剛石銑刀進行精加工，最后加工至成品尺 寸。
[0014] 如上所述的制備方法，優(yōu)選地，所述步驟（2)中離心鑄造真空度不低于 I. OXKT1Pa0
[0015] 如上所述的制備方法，優(yōu)選地，所述步驟（2)中離心澆鑄溫度為645°C?655°C，甩 臂速度為30r/min?35r/min。
[0016] 再一方面，本發(fā)明提供一種金合金靶材，該靶材是采用如上所述的方法制備的。
[0017] 又一方面，本發(fā)明提供如上所述的金合金作為GaAs基半導體器件磁控濺射鍍膜 材料的應用。
[0018] 本發(fā)明的有益效果在于以下幾個方面：
[0019] (1)采用本發(fā)明Au-Ge-Ni系統(tǒng)制備的GaAs基半導體器件歐姆接觸，具有較低的歐 姆接觸電阻值和優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性能，解決了目前微電子器件所存在的歐姆接觸問題。這 是由于靶材中Ni的添加可改變Au-Ge合金原有的單一共晶組織結構，形成GeNi化合物相， 在薄膜金屬化過程中GeNi化合物可束縛部分Ge，抑制Ge過度向GaAs半導體擴散，降低歐 姆接觸電阻值。Ni的最佳添加比例實現(xiàn)了最小歐姆接觸電阻值。同時該Au-Ge-Ni金基合 金靶材可以應用于其他半導體器件的Μ/S系統(tǒng)中形成歐姆接觸，如高電子迀移率晶體管、 贗高電子迀移率晶體管等。同時擴大了 GaAs基半導體器件的應用空間，將在半導體激光制 導跟蹤、半導體激光雷達、半導體激光引信、激光測距、激光通信光源等方面有更加廣泛應 用。
[0020] (2)本發(fā)明采用離心鑄造法可獲得致密度更高、缺陷更少、含氧量更低的錠坯，相 對傳統(tǒng)澆鑄板坯（致密度小于98%，含氧量大于50ppm)，本發(fā)明制備的Au-Ge-Ni合金靶材 成分均勻、準確，合金組織均勻、細小，致密度高于99. 8%，含氧量低于50ppm。最終制備的 薄膜均勻性、電性能更好。且該制備方法簡單，利于批量生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0021] 下面將結合具體配料計算的實施例對本發(fā)明Au-Ge-Ni金基合金祀材及其制備方 法作進一步描述。
[0022] 以下實施例中Au-Ge-Ni金基合金靶材是通過以下方法制備得到的，具體包括以 下步驟：
[0023] 步驟⑴：原材料選用
[0024] 金選用高純金，純度不低于99.99% ;鍺選用單晶鍺；鎳選用鎳片，純度不低于 99. 99 % 〇
[0025] 步驟（2):配料
[0026] 按照各組分的質量百分比稱取原料，總重量按5. IOkg?5. 20kg配料。
[0027] 步驟3:離心鑄造
[0028] 1)設備：10kg離心鑄造機；
[0029] 2)模具：石墨模，模腔尺寸：10. OmmX 1 PO. OmmX430. Omm ;
[0030] 3)操作：將稱好的金、鎳、鍺原料放入離心鑄造機的石英坩堝中，抽真空，使真 空度不低于I. ox lO^pa，采用超音頻感應恪煉，金屬全恪后甩入石墨模，離心饒鑄溫度為 645°C?655°C，甩臂速度為30r/min?35r/min。最后鑄成厚度10. 0mm、寬度100. 0mm、長 度430. Omm的板還。
[0031] 步驟4:熱壓
[0032] 1)設備：萬噸壓機；
[0033] 2)加熱溫度：245°C ?255? ;
[0034] 3)壓力：180MPa ?200MPa ;
[0035] 4)持續(xù)時間：2min。
[0036] 步驟5 :機