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《难熔金属与n-GaAs的欧姆接触特性》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1期半 导 体 学 报Vol.26No.12005年1月 CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSJan.,2005难熔金属与n2GaAs的欧姆接触特性刘文超 夏冠群 李冰寒 黄文奎 刘延祥(中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海 200050)摘要:用磁控溅射系统和快速合金化法制备了Mo/W/Ti/Au多层金属和n2GaAs材料的欧姆接触,在溅射金属层之前分别用HCl溶液和(NH4)2S溶液对n2GaAs材料的表面进行处理.用传输线法对比接触电阻进行了测试,并利用俄歇电
2、子能谱(AES)、X射线衍射图谱(XRD)对接触的微观结构进行了分析.结果表明,用(NH4)2S溶液对n2GaAs材-62料表面进行处理后,比接触电阻最小;在700℃快速合金化后获得最低的比接触电阻,约为415×10Ω·cm.这是由于(NH4)2S溶液钝化处理后降低了GaAs的表面态密度,消除了费米能级钉扎效应,从而改善了难熔金属与GaAs的接触特性.关键词:Mo/W/Ti/Au;GaAs;欧姆接触;钝化PACC:7340N;7330;7300+中图分类号:TN304126 文献标识码:A 文章编号:
3、025324177(2005)0120057205合金体系常发生横向和纵向扩散形成尖峰,形貌不1 引言平整,同时与衬底的互扩散导致接触电阻增大,欧姆接触特性严重退化.因此,常规的AuGeNi/GaAs欧姆近年来,GaAs器件的发展极为迅速,其在高速接触已逐渐不能满足GaAs器件和电路的性能及可数字、模拟电路和光电器件等方面得到了广泛的应靠性的要求.难熔金属合金体系与GaAs的接触研究用.MBE,MOCVD等新的材料生长技术为GaAs新器正日益受到重视.Murakami等人曾对难熔金属与[6～10]件如HBT,
4、HEMT的发展奠定了基础,亚微米加工技GaAs的欧姆接触进行过系统研究.由于难熔金术的实现也使器件的截止频率提高到毫米波段.但属与GaAs衬底在较高温度下才能形成欧姆特性,一是,由于寄生参量的存在,大大限制了器件性能的提般要在金属层中生长金属In层,这样在高温合金化高,尤其是在微波、毫米波段,因此减小寄生参量是后界面层的形貌不能被很好地控制.这些原因导致器件设计的一项重要工作.在器件的寄生参量中,由难熔金属未能广泛地被应用在GaAs化合物半导体欧姆接触引入的串联电阻直接影响器件的直流特性的欧姆接触中.近年来,
5、国内张万荣等人也进行了相[11～13]和频率特性,欧姆接触的好坏又决定了器件的可靠关领域的研究.本文采用HCl(1∶10)溶液和性.此外,当器件的尺寸减小到深亚微米时,对欧姆接(NH4)2S饱和溶液分别对GaAs表面进行钝化处理,触的均匀性、稳定性又有着苛刻的要求,因为接触结对Mo/W/Ti/Au与n2GaAs的欧姆接触进行了研究.构的非均匀性会导致电流密度的非均匀性,引起可靠在700℃快速合金化后获得最低的比接触电阻约为-62性问题1所以要提高器件的特性和可靠性,欧姆接触415×10Ω·cm.[1～5]的设
6、计和制作是器件研制的关键工艺之一.最初,人们多采用AuGeNi合金体系作为GaAs2 实验的欧姆接触金属.这种欧姆接触的工艺最成熟,使用也最普遍.但当器件应用在高温或高功率状态时,该n2GaAs接触有源层是采用SI2GaAs单晶抛光片刘文超 男,1975年出生,博士研究生,主要从事化合物半导体器件与射频集成电路的研究.Email:wenchaoL@163.com夏冠群 男,1941年出生,教授,博士生导师,主要从事化合物半导体物理与器件的研究.2003211219收到,2004203210定稿•2005中国电
7、子学会58半 导 体 学 报第26卷29+132直接离子注入Si(注入剂量为115×10/cm,注触;溅射前经HCl(1∶10)溶液处理的样品其I2V特性入能量为120keV),再经非相干光快速退火激活获处于以上两者之间.说明GaAs表面经(NH4)2S溶液得.欧姆接触金属为Mo/W/Ti/Au多层金属膜,其中钝化处理后与难熔金属的接触特性得到了明显的改Mo,W金属膜采用MLH22306RDE磁控溅射仪溅射善.制备,溅射气体为9919999%高纯Ar,溅射前本底真-4空为1×10Pa,溅射压力为0115Pa,
8、衬底温度为100℃.Mo,W金属膜上的Ti,Au膜采用电子束蒸发-4形成,本底真空为1×10Pa,衬底温度为23℃.Mo/W/Ti/Au多层金属膜的厚度分别约为20,40,30,200nm.在溅射金属之前将GaAs衬底分别浸在40℃的HCl(1∶10)溶液和(NH4)2S饱和溶液中1min,然后用氮气吹干后放入溅射室.制备好的Mo/W/Ti/Au和n2GaAs接触通过非相干光快速合金化形成欧姆接触.
