p型GaN欧姆接触的比接触电阻率测量

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1、第26卷第5期半导体学报Vol.26No.52005年5月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSMay,20053p型GaN欧姆接触的比接触电阻率测量薛松韩彦军吴震罗毅(清华大学电子工程系集成光电子国家重点实验室,北京100084)摘要:采用多种传输线模型方法,测量了p型GaN上的欧姆接触的比接触电阻率.通过比较和分析不同测量方法所得的结果之间的差异,得出了一个准确、可靠测量p型GaN上的欧姆接触的比接触电阻率的方法———圆点传输线模型方法.利用该方法优化了p型GaN上欧姆接

2、触的退火温度,在氧气气氛中650℃退火后获得了最优的欧姆-42接触,其比接触电阻率为5112×10Ω·cm.关键词:p型氮化镓;比接触电阻率;传输线模型;圆形传输线模型PACC:6855;7280;7830中图分类号:TN31218文献标识码:A文章编号:025324177(2005)0520965205比接触电阻率的方法,其测量结果有较大差别.当比1引言接触电阻率很小时,即使采用同一种方法,不同作者的结果也会有数倍之差.因此,选取相对较准确的,GaN基材料具有优异的化学和物理特性,在光且具有可重

3、复性的比接触电阻率的测量方法,对于电子学和微电子学领域有着不可估量的应用前正确评价欧姆接触的好坏至关重要.[1～3]景.然而GaN基器件的制备存在许多困难,其比接触电阻率的测量主要分为两大类:一类是中p2GaN上的欧姆接触的制作就是其中的难点之体材料上的比接触电阻率的测量,包括有“四探针一.近年来,国内外许多研究小组通过多种方法从多法”“、拟和法”等;另一类是薄膜材料上的比接触电方面进行了研究,改善了p型GaN上的欧姆接触.阻率的测量,包括多种“传输线模型方法(TLM,Ishikawa等人发现选取

4、功函数大的金属作电极可transmissionlinemodel)”和“界面接触电阻直接测[7]以降低接触的肖特基势垒高度,从而降低欧姆接触定法”.本论文的研究对象是厚度为1μm的p2[4]的比接触电阻率;薛松等人通过处理p型GaN表GaN材料,属于薄膜型半导体材料.因此,我们采用面,去除其表面上的氧化层,并且改变了表面物理化了矩形、圆环和圆点三种传输线模型方法对p型[5]学状态,因而改善了p型GaN上的欧姆接触;HoGaN上欧姆接触的比欧姆接触率进行了测量,并且等人改变p型电极的退火气氛,把它置

5、于氧气中退讨论了这几种TLM测量方法的优缺点.-62火获得了比接触电阻率为10Ω·cm量级的p2[6]GaN上的欧姆接触.2实验然而对于p型GaN上的欧姆接触的比接触电阻率的测量,不同小组之间的测量方法存在很大差实验样品为薄膜型的p型GaN材料,由低压金异.比接触电阻率(SCR,specificcontactresistance)属有机化合物气相外延(LP2MOVPE)技术生长获是定量反映电极金属和半导体材料之间欧姆接触质得.其生长过程为:在(0001)晶向的蓝宝石衬底上依量的重要参数.目前,存在

6、基于不同模型的多种测量次生长了25nmGaN缓冲层,1μm非掺杂GaN,以3国家重点基础研究发展规划(批准号:TG2000036601),国家高技术研究发展计划(批准号:2001AA312190,2002AA31119Z)和国家自然科学基金(批准号:60244001)资助项目薛松男,1976年出生,博士研究生,从事GaN光电子器件工艺的研究.罗毅男,1960年出生,教授,从事半导体材料与器件的研究.2004205228收到,2004210226定稿n2005中国电子学会966半导体学报第26卷及1

7、μmp2GaN.其中,p型GaN层的空穴浓度和迁实验过程中欧姆接触的制作采用相同的工艺条17-3移率通过霍尔方法测得,分别为3×10cm和件,具体过程如下:首先,在p型GaN外延片上制作23cm/(V·s).光刻胶掩膜图形;然后采用热蒸发方法,在外延片上采用的三种欧姆接触的比接触电阻率测量方依次蒸镀Ni/Au双层金属薄层;最后采用剥离技法,分别为矩形传输线模型方法、圆环传输线模型方术,剥离掉外延片上的光刻胶掩膜,得到了上述各种[7～9]法和圆点传输线模型方法,其中圆环传输线模电极图形,然后在O2气

8、氛中750℃退火形成欧姆接型方法和圆点传输线模型方法又统称为圆形传输线触.方法(CTLM).这三种传输线模型方法中采用的欧3结果与讨论姆接触图形如图1所示.3.1测量结果31111矩形传输线模型方法矩形传输线模型方法的测量结果如图2所示.图中曲线表示不同欧姆接触间的总电阻与其间隔的关系.在未考虑实际欧姆接触尺寸与设计值的差别-32情况下得到的比接触电阻率为517×10Ω·cm;准确测量实际欧姆接触尺寸后得到的测量结果为-221135×10Ω·cm.可见修正前后相对误差为60%.图2