Si基GaN HEMT低温欧姆接触工艺研究

研究了在Si基GaN外延材料上实现低温欧姆接触的技术途径。研究了外延层的刻蚀深度、合金温度以及不同金属体系对接触特性的影响,发现外延层刻蚀深度的优化可显著改善欧姆接触特性。采用Ti/Al(10/200nm)金属,在外延层刻蚀深度为20nm以及合金温度550°C时,得到接近传统高温合金条件下的接触电阻,最小值达到0.76Ω.mm,同时实现的欧姆接触电极具有良好的形貌。该技术有望应用于高频、高功率GaN HEMT的工艺。     

Ti/Al/Ni/Au金属体系在N-polar GaN上的欧姆接触特性

利用金属有机化合物化学气相淀积(MOCVD)在SiC衬底上外延生长了N-polar GaN材料,采用传输线模型(TLM)分析了Ti/Al/Ni/Au金属体系在N-polar GaN上的欧姆接触特性.结果表明,Ti/Al/Ni/Au (20/60/10/50 nm)在N-polar GaN上可形成比接触电阻率为2.2×10-3Ω·cm2的非合金欧姆接触,当退火温度升至200℃,比接触电阻率降为1.44×10-3 Ω·cm2,随着退火温度的进一步上升,Ga原子外逸导致欧姆接触退化为肖特基接触.     

AlGaN/GaN异质结构的欧姆接触

通过改变Ti/Al的结构及退火条件,研究了AlGaN/GaN异质结构上Ti/Al/Ni/Au金属体系所形成的欧姆接触.结果表明,Ti/Al/Ni/Au金属厚度分别为20,120,55和45nm,退火条件为高纯N2气氛中850℃、30s时在AlGaN/GaN异质结构上获得了良好的欧姆接触,其比接触电阻率为3.30×10-6Ω·cm2.SEM分析表明该条件下的欧姆接触具有良好的表面形貌,可以很好地满足高性能AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管制造的要求.     

AlGaN/GaN异质结构的欧姆接触

通过改变Ti/Al的结构及退火条件,研究了AlGaN/GaN异质结构上Ti/Al/Ni/Au金属体系所形成的欧姆接触.结果表明,Ti/Al/Ni/Au金属厚度分别为20,120,55和45nm,退火条件为高纯N2气氛中850℃、30s时在AlGaN/GaN异质结构上获得了良好的欧姆接触,其比接触电阻率为3.30×10-6Ω·cm2.SEM分析表明该条件下的欧姆接触具有良好的表面形貌,可以很好地满足高性能AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管制造的要求.     

AlGaN/GaN HEMT器件欧姆接触多步退火工艺的分析与优化

利用Ti/Al/Ni/Au的多步退火工艺能够在 AlGaN/GaN HEMT上制作出低接触电阻,表面形貌平整的欧姆接触。本文通过实验对多步退火工艺的机制进行了详细地分析并对多步退火工艺进行了优化。实验结果显示出调整不同的退火的时间和温度在接触电阻和表面形貌的优化中起到了至关重要的作用。取得高质量的欧姆接触的关键是通过调整退火的时间和温度以平衡金属与金属之间,金属与半导体之间的各种反应的速率。我们利用优化后多步退火工艺在未掺杂AlGaN/GaN结构上制作出了低接触电阻的欧姆接触,其比接触电阻率为3.22?10-7Ω.cm2。     

用于紫外探测器的AlGaN/GaN异质结构的Ti/Al/Ni/Au欧姆接触特性

采用Ti/Al/Ni/Au多层金属体系在Al0.27Ga0.73N/GaN异质结构上制备了欧姆接触.分别采用线性传输线方法(LTLM)和圆形传输线方法(CTLM)对其电阻率进行了测试.当Ti(10nm)/Al(100nm)/Ni(40nm)/Au(100nm)金属体系在650℃高纯N2气氛中退火30s时,测量得到的最小比接触电阻率为1.46×10-5Ω·cm2.并制备了Al0.27Ga0.73N/GaN光导型紫外探测器,通过测试发现探测器的暗电流.电压曲线呈线性分布.实验结果表明在Al0.27 Ga0.73N/GaN异质结构上获得了好的欧姆接触,能够满足制备高性能AlGaN/GaN紫外探测器的要求.     

n-GaN表面Ti/Al/Ti/Au电极的电学特性

实验研究了淀积在GaN上的Ti/Al/Ti/Au电极的电学和热学特性,绘制了不同退火温度下的I-V曲线,得到了最低的欧姆接触电阻率(ρs=1.2×10-4 Ω·cm2),并通过X射线衍射谱分析了GaN与Ti/Al/Ti/Au电极接触表面在退火过程中的固相反应.实验结果表明,在Ti/Al表面增加Ti/Au保护层能够保证Al层在高温时不发生球化和氧化,电极更稳定可靠能够进一步提高欧姆接触特性.     

用于紫外探测器的AlGaN/GaN异质结构的Ti/Al/Ni/Au欧姆接触特性

采用Ti/Al/Ni/Au多层金属体系在Al0.27Ga0.73N/GaN异质结构上制备了欧姆接触. 分别采用线性传输线方法(LTLM)和圆形传输线方法(CTLM)对其电阻率进行了测试. 当Ti(10nm)/Al(100nm)/Ni(40nm)/Au(100nm)金属体系在650℃高纯N2气氛中退火30s时,测量得到的最小比接触电阻率为1.46E-5Ω·cm2. 并制备了Al0.27Ga0.73N/GaN光导型紫外探测器,通过测试发现探测器的暗电流-电压曲线呈线性分布. 实验结果表明在Al0.27Ga0.73N/GaN异质结构上获得了好的欧姆接触,能够满足制备高性能AlGaN/GaN紫外探测器的要求.     

基于AlGaN/GaN HEMT的源漏整体刻蚀欧姆接触结构

研究了源漏整体刻蚀欧姆接触结构对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的欧姆接触电阻和金属电极表面形貌的影响.利用传输线模型(TLM)对样品的电学性能进行测试,使用原子力显微镜(AFM)对样品的表面形貌进行表征,通过透射电子显微镜(TEM)和X射线能谱仪(EDS)对样品的剖面微结构和界面反应进行表征与分析.实验结果显示,采用Ti/Al/Ni/Au(20 nm/120 nm/45 nm/55 nm)金属和源漏整体刻蚀欧姆接触结构,在合金温度870 c℃,升温20 s,退火50 s条件下,欧姆接触电阻最低为0.13 Ω·mm,方块电阻为363.14 Ω/□,比接触电阻率为4.54×10-7Ω·cm2,形成了良好的欧姆接触,降低了器件的导通电阻.     

Ti/Al/Ti/Au与AlGaN欧姆接触特性

研究了溅射Ti/Al/Ti/Au四层复合金属与AlGaN/GaN的欧姆接触特性,并就环境温度对欧姆接触特性的影响进行了分析研究.试验证实:溅射的Ti/Al/Ti/Au与载流子浓度为2.24×1018cm-3的AlGaN之间在室温下无需退火即可形成欧姆接触.随快速退火温度的升高接触电阻降低.快速退火时间30s已可实现该温度下最佳欧姆接触.当工作温度不高于300℃时接触电阻几乎不受温度的影响.