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《氧化AuNip-GaN欧姆接触形成的机理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第26卷第6期半导体学报Vol.26No.62005年6月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSJune,20053氧化Au/Ni/p2GaN欧姆接触形成的机理1121111胡成余秦志新冯振兴陈志忠杨华杨志坚于彤军121胡晓东姚淑德张国义(1北京大学物理学院,人工微结构和介观物理国家重点实验室,宽禁带半导体研究中心,北京100871)(2北京大学物理学院技术物理系,北京100871)摘要:用卢瑟福背散射(RBS)和同步辐射X射线衍射(XRD)研究了p2GaN上的Ni/Au电极在空气下不同温度合金后的微结构的演化,并揭示这种接触结构的欧姆接触形成机制.研究不同温度
2、下比接触电阻(ρc)的变化,发现从450℃开始Au扩散到GaN的表面在p2GaN上形成外延结构以及O向电极内部扩散反应生成NiO对降低ρc起到了关键的作用.在500℃时,Au的外延结构进一步改善,O进一步向样品内部扩散生成NiO,ρc也达到了最低值.但当合金温度升高到600℃时,金属2半导体界面NiO的大部分或全部向外扩散,从而脱离与p2GaN的接触,使ρc显著升高.关键词:p型氮化镓;镍/金;比接触电阻;同步辐射;卢瑟福背散射PACC:7340N;7280E;2920L+中图分类号:TN304123文献标识码:A文章编号:025324177(2005)0621154205[4,8,
3、9]方法.但是,大多数对这种合金电极微结构的1引言研究都是针对500℃下合金样品的,对于Ni/Au电极的微结构在氧化合金过程中随着合金温度的变化由于Ⅲ2Ⅴ族氮化物宽禁带半导体具有高热导而演化的图像还缺少足够的认识,从而限制了对这率、高迁移率、高击穿电压以及很好的耐腐蚀性,近种欧姆接触形成机制的理解.基于此,我们利用同步年来一直是高频、高功率微电子器件以及短波长光辐射X射线衍射(XRD)和卢瑟福背散射(RBS),对电器件研究中的热点.在Ⅲ2Ⅴ族氮化物半导体迅速Ni/Au电极微结构随着氧化合金温度的变化而演发展的过程中,存在的问题之一是如何降低p2GaN化的过程进行了研究.由于XRD具有
4、单色性好、灵的欧姆接触电阻,以提高基于GaN的微电子和光电敏度高的优点,因而是一种研究薄膜材料微结构非[1,2][3]子器件的效率和可靠性.自从Ho等人发现p2常有效的手段.而RBS能在不破坏样品的前提下得GaN的低电阻欧姆接触可通过在含氧气氛下于到表面下不同种类原子的深度分布,是一种研究电500℃合金Ni/Au接触电极实现以来,这种接触结极中金属扩散的有效实验手段.将两种方法结合,可构一直被广泛采用.对此欧姆接触的机制的研究也以得到材料中的扩散和微结构演化两方面的信息.越来越深入,各种机制模型相继被报道,例如Au/[4]Ni/p2GaN接触结构;由于Ga空位的产生而导致2实验[5]
5、p2GaN表面空穴浓度的增加;Au在由Ni氧化合金反应形成的p2GaN清洁表面上直接形成欧姆接用金属氧化物气相沉积(MOCVD)方法制备掺[6][7,8]触;Au和NiO在p2GaN上形成外延结构等.Mg的p2GaN薄膜.p型层厚度为214μm.为了激活研究电极合金后的微结构是上述研究中普遍采用的Mg原子,将样品在氮气氛下750℃退火20min,接3国家高技术研究发展计划(批准号:86322001AA313110,2001AA313060和2001AA313140),北京市科技项目(批准号:H030430020230),和国家自然科学基金(批准号:60276010,60276034,
6、60406007,60476028)资助项目胡成余男,1977年出生,博士研究生.Email:Chengyuhu@water.pku.edu.cn2004208206收到,2004211218定稿Z2005中国电子学会第6期胡成余等:氧化Au/Ni/p2GaN欧姆接触形成的机理115517着通过霍尔测量得到p2GaN的空穴浓度为1×10-3[10]cm.为了用线性传输线方法(TLM)测量比接触电阻,用反应离子刻蚀(BCl3/Ar)将样品表面刻蚀出台阶.光刻后,在蒸镀电极金属前,将样品在HCl∶H2O(1∶1)的溶液中浸泡1min以除去GaN表面的氧化膜.然后用电子束蒸发设备依次在p2
7、GaN样品上镀Ni(20nm)/Au(20nm),镀电极时的-6背景真空度为413×10Pa.电极的大小为200μm×200μm,间距依次为7,12,17,22,33和37μm.电极镀好后,接着在空气下进行合金,合金温度从350℃到700℃变化,合金时间都为10min.合金后,图1p2GaN上Ni(20nm)/Au(20nm)电极在空气下合金后的在间距为37μm的电极之间测量了接触的电流电压I2V特性随合金温度的变化(I2V)曲线.比接触电阻(ρc)通过T
