在N型GaAs上Ni/Au-Ge合金膜的冶金和电学性能

本文介绍了一种复合薄膜合金特性的实验研究结果,这种复合膜通常用于GaAs的欧姆接触。为了较好地了解这种接触的合金性质和电学性能之间的联系,对淀积于N型外延GaAs上并用Ni薄膜复盖的共晶组成的Au-Ge层做了研究。在很宽的合金温度和合金时间范围内,测量了Ni/Au-Ge/GaAs系统的势垒能量Ψ_(Bn)和特征接触电阻。用俄歇电子频谱和扫描电子显微镜获得Ni/Au-Ge/GaAs系统的冶金性能。用俄歇频谱与在同一设备内溅射腐蚀相结合的方法,测定Ni/Au-Ge/GaAs接触在合金前后所有组份随深度的分布。在低于Au-Ge共熔温度下进行热处理的样品中,发现Ni迅速地穿过Au-Ge层,聚集在GaAs界面上,而且Ψ_(Bn)的有效值增加到Ni/GaAs肖特基二极管的数值。在高于Au-Ge共熔温度热处理的样品中,获得了欧姆接触性能,而且发现在GaAs界面存在Ni是获得均匀合金接触表面的原因。在所有合金温度和时间下,由于GaAs分解,总有Ga的外扩散和表面积累现象。Ga的外扩散似乎可以用非常低的激活能来表征。     

N型GaAs欧姆接触中各组份对比接触电阻的影响

用类似液相外延的设备,测定了Ga与 As在450℃至 550℃间在 Au-Ge和 Au-Ge-Ni熔体中的溶解度.发现温度升高,Ga与As的溶解度增加,但由于As的逸损,在熔体中 Ga与As的比例也增大.自Au-Ge的共晶组份起,Au含量的提高和Ni的加入均使Ga和As的溶解度增加.自热力学活度角度讨论了溶解度提高的原因.测定了Au-Ge与Au-Ge-Ni(或Fe、Cr、Co)系统的比接触电阻,并结合溶解度的实验和热力学活度的计算进行了讨论.分析了各组份对欧姆接触比接触电阻的影响.     

在分子束外延的Ge-GaAs上应用耐熔金属化的FET结构

<正> 一、引言无论在低噪声领域还是在大功率工作方面,都已确立了 GaAs MES FET 的地位,从而开展了许多可靠性的探讨。已报道了铝栅金属化系统的退化机理,并且提出了用耐熔金属系统作为更可靠的替代。同时,由于在以合金再生长为基础的欧姆接触中,如Au-Ge/Ni 中,存在着讨厌的缓慢互扩散,也研究了替代的金属化系统和欧姆接触工艺。例如,为了改善扩散型欧姆接触的表面均匀性和外形,Anderson 等在 GaAs 上生长外延 Ge     

微波MESFETs中金属—GaAs相互作用及接触退化（续）

4 欧姆接触的退化 源和漏欧姆接触电阻直接影响着寄生串联电阻R_s和R_d,并由此而影响器件的特征参数如I_(dss),g_m,P_o,N_F等。 GaAs上的欧姆接触最常采用的是Au-Ge-Ni合金系统,因为它能提供高频、大功率应用所需的低接触电阻(0.1-0.5Ωmm)。 表4总结了对试验样品的Au-Ge-Ni欧姆接触进行研究得出的最新结论。接触电阻的增加归因于四种效应:(1)Au对Ga的过量吸杂作用造成Ga外扩散,在接触下产生一个电阻率较高、成份失配的多缺陷区域。在最上面的Au层和Au-Ge-Ni之间加入合适的扩散阻挡层可以减少这种影响。(2)覆盖层结构会对接触产生不利影响,这可能是由于有互扩散的原因。(3)Au和Ni的内扩散会降低接触区下面半导体的掺杂浓度。(4)热退火会使NiAs(Ge)或Ni_2GeAs晶相和GaAs之间的接触面积减小。     

金—锗系统欧姆接触制备研究

对于GaAs MESFET和以GaAs或InP为衬底的PHEMT的欧姆接触制备，虽均采用Au-Ge-Ni系统，但其合金条件却因材料特性各异而不同。     

卫星信号接收机用的混频二极管

<正> 日本三洋电气有限公司研制成一种卫星信号接收机用的梁式引线 GaAs 肖特基势垒混频二极管。这种梁式引线二极管的制作,是采用聚酰亚胺材料作为厚绝缘膜来降低寄生电容、采用双液相外延层来降低串联电阻。二极管的规格是:串联电阻0.5欧姆、二极管电容0.15微微法(包括测量的0.03微微法的寄生电容)、击穿电压7～9伏、截止频率为2千兆赫。这种二极管的制作,还采用液相外延法在 N+-GaAs 上生长具有很高电导率的掺 Sn 有源层和掺 Te 的缓冲层。在台面腐蚀以后,采用 Au-Ge-Ni 金属化和镀金层以形成欧姆接触。然后,形成直     

金-锗合金的升温速率对 n 型砷化镓欧姆接触特性的影响

将 Au-Ge 接触合金到 n 型砷化镓上已被广泛地用作欧姆接触。对于接触特性来说,合金周期内的升温速率是重要的因素.本文报导了升温时间对欧姆接触性质的影响和用扫描电子显微镜(SEM)及电子探针微分析器(EPMA)对再生长层的观察结果。在掺铬的砷化镓半绝缘衬底上面,用 Ga-AsCl_3-N_2系统的气相反应法淀积 n 型砷化镓外延层,外延层厚度为0.4微米,掺杂浓度为3×10~(16)原子/厘米~3。用蒸发方法在     

n型4H-SiC同质外延层上欧姆接触的研究

介绍了n -SiC/Ti/Pt欧姆接触的制备方法及其接触特性,其中n -SiC外延层是通过化学气相淀积的方法在偏离(0001)方向7.86.的4H-SiC衬底上进行同质外延生长所得.对于n -SiC/Ti/Pt接触系统,通过合金实验得到最优的欧姆接触制备条件,得到最小的比接触电阻为2.59×10-6 Ω·cm2,满足器件性能,为各种SiC器件的实现奠定了基础.同时,该接触系统还具有很好的高温稳定性,在100 h的400℃高温存储实验后,其比接触电阻基本稳定.     

用激光合金化在n型GaAs上制作欧姆接触

我们采用了脉冲Q开关红宝石激光以(λ=0.6943微米)、脉冲Q开关石榴石激光(λ=1.06微米)和倍频的脉冲石榴石激光(λ=0.53微米)产生n型GaAs表面的欧姆接触;测量了n型GaAs上AuGaNi合金的比接触电阻.实验表明用激光合金化形成了均匀的欧姆接触,这种接触具有比通常的体加热合金化更优越的电学性质和表面状况.     

Ge／Pt／Au,Ge／Au／Ni／Au—n型GaAs欧姆接触的对比研究

对用快速热合金方法（RTP）形成Ge/Pt/Au,Ge/Au/Ni/Au-n型GaAs欧姆接触进行了对比研究。实验结果表明，在合金形貌和欧姆接触特性兼顾的情况下，Ge/Pt/Au和Ge/Au/Ni/Au有不同的“温度－时间”窗口的接触电阻率。合金后，Auger能谱分析表明，Ge/Au/Ni/Au金属系统扩散进GaAs体内的净施主Ge浓度较高，因而接触电阻率较低。两种欧姆接触金属系统经高温存贮一定时间后，发现其接触电阻率都有所降低。     

MOCVD生长的高质量掺碳GaAs/AlGaAs材料的特性研究

利用低压金属有机化合物汽相淀积方法,以液态CCl4为掺杂源生长了高质量的碳掺杂GaAs/AlGaAs外延材料,研究了CCl4流量、生长温度和V/Ⅲ比等因素对外延材料中的碳掺杂水平的影响。采用电化学CV方法、范德堡霍耳方法、低温光致发光谱和X射线双晶衍射回摆曲线测量等方法对碳掺杂外延材料的电学、光学特性进行了研究。实验制备了空穴浓度高达1.9×1020cm-3的碳掺杂GaAs外延材料和低温光致发光谱半宽小于5nm的高质量碳掺杂Al03Ga0.7As外延层。在材料研究的基础上,我们以碳为P型掺杂剂生长了GaAs/A1GaAs/InGaAs应变量子阱980nm大功率半导体激光器结构,并获得了室温连续工作1W以上的光功率输出。     

Si衬底上MBE GaAs MESFET与IC制备

叙述在MBE(分子束外延)GaAs/Si材料上制作GaAs MESFET与Ic的研究。考虑到GaAsIC与Si IC单片集成的需要,采用了Ti/TiW/Au肖特基金属化和Ni/AuGe/Ni/Au欧姆接触金属化,层间介质采用等离子增强淀积氮化硅和聚酰亚胺复合材料。在该工艺基础上,制备了性能良好的GaAs/Si MESFET与IC。     

金-锗-镍,金-锌及铝对Ⅲ-Ⅴ族化合物的接触电阻

测量了金-锗-镍(Au-Ge-Ni)对掺杂浓度高于～10~(17)-10~(18)厘米~(-3)的n型Al_(0.4)Ga_(0.6)As及P_(0.4)和GaP的接触电阻率。在热处理之后Au-Ge-Ni对这些材料呈现欧姆接触特性。也研究了Au-Zn及Al对载流子浓度为～2×10~(19)厘米~(-3)的P型Al_(04)Ga_(0.6)As、GaAs_(0.6)P_(0.4)和GaP的接触电阻。Au-Zn接触可应用于这三种P型材料,但Al接触材料仅推存使用于P型GaAs_(0.6)P_(0.4)。     

Ni含量对PHEMT欧姆接触的影响

研究了AuGeNi/Au金属系统中Ni含量对n-GaAs欧姆接触的影响,用传输线法对接触电阻进行了测试,在原子力显微镜观测了合金表面形貌,测试了高温存储后接触电阻的变化.结果表明:Ni含量占AuGe的8%wt左右,Ge与Ni的厚度比在1.6:1左右时,可以得到相对比较好的欧姆接触.     

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.     

一种获得低补偿比GaAs外延材料新技术

<正>众所周知,GaAs汽相外延中,衬底中的补偿杂质以自掺杂和外扩散的形式进入外延层,引起外延材料的补偿.近年来,从补偿比来研究掺杂GaAs的行为渐渐地受到了重视.我们采用一种新技术生长了具有低补偿比的GaAs外延材料.实验是在AsCl_3/H_2/Ga体系和立式炉中进行.衬底是<100>取向的掺Cr半绝缘GaAs单晶,在同样条件下,采用新技术和普通工艺两种方法生长的外延材料,其结果是,新技术的室温μ_H略高于普通法,而77°K的μ_H却有明显的提高.根据迁移率的结果分析来确定外延层中杂质的补偿比N_A/N_D,结果表明,新技术生长的外延材料,其杂质补偿比,比通常方法生长的要低,较好的结果是<0.2.     

一种在砷化镓上形成欧姆接触的新型六层金属系统

研究了在砷化镓上欧姆接触形成机理,并提出了一种新型的欧姆接触六层金属系统(Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au).在n型GaAs样品上实验了在380～460℃合金温度和50～120 s合金时间下形成欧姆接触,在400℃、60 s下典型的欧姆接触值为2.1x10-7Ω·cm2,同时合金后表面形貌光滑、平整.     

GaN外延材料测试技术的研究

分别用金属In和Ti/Al/Ni/Au合金层制备GaN HEMT结构外延片的霍尔测试电极,并对样品进行霍尔测试.发现In金属与外延片形成非欧姆接触,Ti/Al/Ni/Au合金层与外延片形成良好的欧姆接触.用电化学C-V方法测试样品,得到的载流子浓度与合金电极制备的样品经霍尔测试得到的载流子浓度一致,从而验证了此种霍尔测试方法的准确性,为GaN外延材料的测试提出了准确可行的测试方法.     

在700℃下液相外延生长的GaAs、Al_xGa_(1-x)As中镁的掺杂特性

本文报告在700℃下液相外延生长的GaAs,Al_xGa_(1-x)As的镁掺杂特性.测量了母液中不同镁的原子比与外延生长的CaAs,Al_(0.53)Ga_(0.47)As的空穴浓度的关系,掺镁GaAs的空穴浓度与其迁移率的关系以及在77—300K温度范围内空穴浓度、迁移率与温度的关系.估算了700℃下镁在GaAs中的分配系数.     

氧化Au/Ni/p-GaN欧姆接触形成的机理

用卢瑟福背散射(RBS)和同步辐射X射线衍射(XRD)研究了p-GaN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p-GaN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-半导体界面NiO的大部分或全部向外扩散,从而脱离与p-GaN的接触,使ρc显著升高.