Главная
страница 1
УД К 621.382.132

В. В. Двойченко, Б. В. Маркин, В. В. Чикун

ВЛИЯНИЕ ТОЛЩИНЫ СЛОЯ НИКЕЛЯ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ ОМИЧЕСКОГО КОНТАКТА AuGe/Ni—GaAs

Рассмотрено влияние толщины слоя никеля на сопротивле­ние омического контакта. Показано, что минимальное кон­тактное сопротивление наблюдается при толщине слоя /?(Ni) ==3,3 нм.

КС: омический контакт, арсенид галлия

Влияние Ni на сопротивление омического кон­такта (ОК) и его морфологию достаточно изучено,



ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕХНИКА. СЕР. ЭЛЕКТРОНИКА СВЧ, ВЫП. 3(437), 1991,c.57-59

однако основное внимание уделялось контактам с никелем, напыленным на эвтектику AuGe [1, 2] В то же время иэвестно [З], что Ni оттягивает Ge из AuGe и, по данным работы [4], способствует умень­шению контактного сопротивления, образуя фазы Ni2GeAs на границе раздела металл—полупровод­ник. Поэтому представляют интерес системы, в ко­торых Ni осаждается непосредственно на полупро­водник, а на поверхность Ni сплав AuGe. Име­ющиеся в [5, 6] данные недостаточны для опре­деления оптимальной толщины слоя Ni и режимов отжига контакта, в связи с чем необходимы допол­нительные эксперименты

Омические контакты изготавливались методом взрывной фотолитографии на подложке GaAs с концентрацией электронов 2-Ю18 см 3 Перед резистивным осажденном металлов производились очистка и травление поверхности полупроводника. Толщина напыляемого металла контролировалась по его сопротивлению. Отжиг омических контак­тов проводился как по обычной методике [,1—6] (в атмосфере азота или водорода), так и с примене­нием импульсного отжига на установке «Им­пульс-3» (в атмосфере азота). Контактное сопро­тивление измерялось методом Коха [7]. Морфоло­гия поверхности контролировалась на рентгеновс­ком электронном микроскопе РЭМ-100У, а изме­рение Оже-спектров поверхности ОК производи­лось на установке 09ИОС-02.

В ходе исследований было обнаружено, что на зависимости контактного сопротивления к от толщины слоя Ni имеется минимум (рис 1). На участке с толщиной никеля h=0.33 им наблю­дается уменьшение к с увеличением h, что может определяться ростом эффективной площади в омическом контакте фазы Ni2GeAs, а также обра­зованием в процессе отжига фазовых соединений никеля с мышьяком, препятствующим дальней­шей диффузии As из подложки [8]. Следователь-



Рис 1 Влияние толщины слоя никеля h (Ni) на со­противление омического контакта рк, oотожженного при 420° С импульсным методом (7), в атмосфере водорода в течение 30 с (2) в атмосфере азота в тече­ние 30 с (J)

но, меньшее количество атомов Ge замещает в ре­шетке GaAs мышьяк и более слабо проявляет ак­цепторные свойства, что подтверждается также исследованиями по влиянию состава поверхности GаАs на к. Так, обогащая поверхность GaAs мышьяком (например, подбирая состав травителя), можно существенно (в 1,5—3 раза) снизить

к, Данные рис 1 соответствуют именно этому случаю (Ga/As==0,78…0,85). При контроле по­верхности ОК было обнаружено, что в данном диапазоне толщин стимулируется уход Ga из полупроводника, поэтому уменьшение к, может быть объяснено увеличением концентрации Ge-донора (при увеличении толщины слоя Ni от 0 до 3,3 нм) интенсивность Оже-пика Ga (1227 эВ) возрастала в 1,1—1,5 раз. Было зафиксировано также умень­шение отношения As/Au.

При увеличении толщины слоя Ni до значении, больших 3,3 нм, возрастает к. Это может быть объяснено тем, что с увеличением h уменьшается количество Ge, проникающего в GаAs, и тем самым снижается степень eго легирования, а также тем, что при h>3,3 нм затрудняется диффузия Ga в ОК и с уменьшением концентрации вакансий Ga в GaAs снижается эффективность легирования его германием. Последнее подтверждается измерением Оже-спектров поверхности ОК (изменение толщи­ны Ni с 3,3 до 9,3 им приводило к снижению интенсивности Оже-пика Ga в 1,5—1,7 раза).

Помимо контактного сопротивления в ходе ра­боты контролировалась также морфология поверх­ности ОК Результаты этих исследований подтвер­дили данные многочисленных работ (например, [6]) об улучшении морфологии ОК с введением в него Ni. В то же время было обнаружено, что 30% образцов с контактом GaAs—Ni/AuGe имели ло­кальное ухудшение морфологии (рис 2). Для вы­яснения причин этого явления была проконтроли­рована поверхность Ni после его осаждения на GaAs, в результате чего были обнаружены участ­ки с высокой плотностью разрывов в металле раз­мерами —50 мкм (см. рис 2) Таким образом,

50 мкм


Рис 2 Морфология омического контакта, содержащего никель

плохая морфология OK в данных образованиях может быть объяснена разрывами в никеле, причиной чего могут послужить термические напряже­ния и недостаточно хорошая смачиваемость по­лупроводника никелем.

Сопоставление морфологии поверхности кон­тактов, отожженных при различных режимах, сви­детельствует об эффективности использования им­пульсного отжига. Учитывая, что по мере умень­шения времени отжига в ОК снижается концент­рация низкотемпературной фазы AuGa, улучше­ние морфологии можно считать вполне законо­мерным. Один из возможных способов ее дальней­шего улучшения. — это снижение температуры отжига. Измерения рк у ОК с никелем показало, что в них сохраняются достаточно низкие контакт­ные сопротивления (рис. 3). Существенным недо­статком при этом является высокая чувствитель­ность к к чистоте поверхности GaAs [9,], особен­но при импульсном отжиге. Поэтому использова­ние данного способа для улучшения морфологии возможно лишь при хорошо воспроизводимой тех­нологии очистки GaAs.

Рис 3 Влияние температуры импульсного отжига па сопротивление омического контакта рк при h (Ni) = ==9,5 им (7), 3,0 нм {2}

Таким образом, можно сделать вывод, что, во-первых, существует оптимальная толщина слоя никеля (3,3... 3,6 him), при которой наблюдается наименьшее рк , во-вторых, образование участков с плохой морфологией ОК обусловлено разрыва­ми в слое никеля и, в-третьих, изготовление оми­ческих контактов с низким сопротивлением воз­можно при использовании низких температур от­жига..

ЛИТЕРАТУРА

1. Лапишнов А. Б., Кравченко Л. H., О плес* ник В. Л. Омические контакты к арсениду галлия в систе­ме Ni/AuGe//Зарубежная электронная техника. — 1987. — № 5. — С. 58.

2. О g a w a M. Alloying behawior of Ni/AuGe films on GaAs // J. Appl. Phys — 1980. — Vol. 51, No 1. — P. 406.

3. Wittmer M„ Finstad Т., Nicolet M. A. In­vestigation of the Au—Ge—Ni and Au—Ge—Pt system used for alloyed contracts to GaAs // J. Vac. Sci. Technol. — 1977. _ Vol. 14, No 4. — P. 935.

4. Electron microsape studies of an alloyed Au/Ni/AuGe ohmic contact to GaAs / T. S. K u a n, P. S. В a t s о n, T. N. Jackson et al.//J. Appl. Phys. — 1983. — Vol. 54, No 12. — P. 6952.

5. Marshall I. N., H e i b 1 u m M. Au improwed AuGe ohmic contact to л-GaAs // Solid-State Electronics. — 1982. — Vol. 25, No 10. — P. 1063.

6. Microstructure studies of AuNiGe ohmic contacts to n-type GaAs / M. M u r a k a m i, K. D. С h i 1 d s, J. M. Be-k e r, А. С a 11 e g a r i // J. Vac. Sci. Technol. — 1986. — Voi 4, No 4. — P. 903.

7 С о x R. H., S t r а с k H. Ohmic contracts for GaAs devices // Solid-State Electronics — 1967 — Vol. 10, No 2.—-P. 1213

8 Robinson G. Y. Metallurgical and electrical proper­ties of alloyed Ni/AuGe films on n-type GaAs // Solid-State electronics. — 1975. — Vol. 18, No 4. — P 331



9. Маркин Б. В, Чикун В. В. Влияние химической обработки на состав поверхности арсенида галлия // Элек­тронная техника Сер. 1, Электроника СВЧ. — 1990. — Вьш 4(428). — С. 19—23.

Статья поступила 6 июня 1990 г,


Смотрите также:
В. В. Двойченко, Б. В. Маркин, В. В. Чикун влияние толщины слоя никеля на сопротивление омического контакта auGe/Ni—GaAs Рассмотрено влияние толщины слоя никеля на сопротивле­ние омического контакта
45.03kb.
1 стр.
"Сварка никеля"
308.06kb.
1 стр.
Лекция №11. Потери напора на гидравлические сопротивления. Гладкие и шероховатые стенки
417.18kb.
3 стр.
Образовательная программа муниципального общеобразовательного учреждения
1008.33kb.
10 стр.
Кейс. Слияние и рыночная власть Источник: Ведомости. 2005. №191 (1472). 12 окт
50.08kb.
1 стр.
Целесообразность применения биовыщелачивания для переработки бедных силикатных никелевых руд
44.79kb.
1 стр.
Задание прочитать статью (см ниже ) и ответить на вопросы
51.52kb.
1 стр.
Высокопроизводительные процессы электроосаждения никеля и сплава никель-фосфор из электролитов, содержащих карбоновые кислоты 05. 17. 03. Технология электрохимических процессов и защита от коррозии
468.65kb.
3 стр.
Ниже Адаптированное Ведение в тему Необычные свойства воды пограничного слоя
51.46kb.
1 стр.
Универсальный
17.68kb.
1 стр.
Обеспечение параметров качества поверхностного слоя деталей при точении самообучающейся технологической системой
77.44kb.
1 стр.
Химическое осаждение никеля с цинком, вольфрамом, молибденом и марганцем
248.09kb.
1 стр.