金属-半导体欧姆接触的接触电阻率

<正> 金属-半导体的欧姆接触无论在半导体的器件制造还是半导体物理和材料的性能研究方面都是极其重要的.接触性能的好坏直接影响着器件的质量和材料、物理的研究.接触电阻率ρ_c是标志金属-半导体欧姆接触优劣的一个重要参量.线形传输线模型是测量ρ_c的常用方法之一,对于绝缘衬底上的薄半导体层(例如高阻层上外延、扩散、离子注入     

接触电阻率测量方法的研究

对于金属-半导体欧姆接触,本文介绍了两种接触电阻率的测量方法:两直径法和回归分析法,测量结果较准确.对同一样品,用多种方法测显,比较其结果并对各种测量方法进行了评述.     

非零金属电阻值和合金化对确定比接触电阻值的影响

水文提出用圆环测试结构和双传输线模型确定金属-半导体欧姆接触的比接触电阻ρ_C值。考虑了金属电阻值不为零和合金化后金属接触下方半导体电阻率的改变对确定比接触电阻值的影响,导出了计算比接触电阻值的公式。用提出的方法对实验样品进行测量和计算,并将结果与文献中报道的方法所得结果作了比较。     

金属/p-GaAs界面态对接触电阻作用机理的研究

本文针对大功率垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser, VCSEL)阵列热阻大、出光不均匀的问题,研究p-GaAs层欧姆接触电阻值的作用机理,降低欧姆接触串联电阻的方法,以提高VCSEL阵列出射光功率的均匀性。基于3种常用欧姆接触金属Ti/Au、Ni/Au、Ti/Al/Ti/Au,研究各层金属厚度和金属组合对与p型欧姆接触电阻的作用规律;结合等离子体表面处理工艺,改变金属/p-GaAs界面态,研究界面态对欧姆接触电阻的影响规律。实验对比分析得到金属Ti/Au结构电极欧姆接触的比接触电阻率最低,为3.25×10^-4 Ω·cm²;基于金半接触势垒模型,通过表面等离子体处理,界面势垒可降低12.6%(0.269 2 eV降至0.235 3 eV),等离子体轰击功率可调控金半界面的势垒和态密度。     

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。     

测量计算金属-半导体接触电阻率的方法

如何测量、计算得到精确接触电阻值已凸显重要.介绍了多种测量计算金属-半导体欧姆接触电阻率的模型和方法,如矩形传输线模型、圆点传输线模型、多圆环传输线模型等,对各方法的利弊进行了讨论,并结合最新的研究进展进行了评述和归纳.综合多种因素考虑,认为圆点传输线模型是一种较好的测量金属半导体接触电阻率的方法.     

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。     

CTLM测量金属/半导体欧姆接触电阻率

系统地介绍了用圆形传输线模型（ Ｃ Ｔ Ｌ Ｍ） 测量金属／ 半导体欧姆接触电阻率的基本原理。以 Ａｌ／ Ｓｉ 接触为例研究了不同掺杂浓度和不同温度退火对接触特性和接触电阻率ρ Ｃ 的影响。测量得到 Ａｌ／ Ｓｉ 欧姆接触电阻率的最小值约为２ ．４ ×１０ － ５ Ω·ｃｍ ２ 。     

AuGeNi/n—InP欧姆接触研究

本文对金属—n型Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体欧姆接触的接触电阻进行了理论分析,研究了AuGeNi/n-InP欧姆接触的电学特性、冶金性质和组分分布,其最佳工艺条件已用于器件制造.     

p型GaAs欧姆接触性能研究

为了研究半导体光电器件p-GaAs欧姆接触的特性,利用磁控溅射在p-GaAs上生长Ti厚度在10~50 nm范围、Pt厚度在30~60 nm范围的Ti/Pt/200 nm Au电极结构。利用传输线模型测量了具有不同的Ti、Pt厚度的Ti/Pt/200 nm Au电极结构接触电阻率,研究了退火参数对欧姆接触性能的影响,同时分析了过高温度导致电极金属从边缘向内部皱缩的机理。结果表明,Ti厚度为30 nm左右时接触电阻率最低,接触电阻率随着Pt厚度的增加而增加;欧姆接触质量对退火温度更敏感,退火温度达到510 ℃时电极金属从边缘向内部皱缩。采用40 nm Ti/40 nm Pt/200 nm Au作为半导体光电器件p-GaAs电极结构,合金条件为420 ℃,30 s可以形成更好的欧姆接触。     

P型GaN欧姆接触的比接触电阻率测量

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上欧姆接触的退火温度,在氧气气氛中650℃退火后获得了最优的欧姆接触,其比接触电阻率为5.12×10-4Ω·cm2.     

P型GaAs欧姆接触的制作

在以Be作为离子源离子注入形成的P型GaAs衬底上分别使用Ti/Pt/Au和Cr/Pt/Au多层金属作为欧姆接触金属,并对比合金前后的差别。结果表明,使用Ti/Pt/Au作为欧姆接触金属效果更好,合金对于降低欧姆接触电阻率效果明显,合金后Ti/Pt/Au的接触电阻率可达到3.08×10-5Ω.cm2。     

SnO_2半导体陶瓷酒敏器件的金属与半导体欧姆接触

本文着重讨论了SnO_2半导体陶瓷酒敏器件的金属与半导体(简称金-半)欧姆接触问题。参照元素半导体器件中电极与半导体之间实现欧姆接触的惯用做法,采用金-n~+-n结构来实现金属电极和SnO_2半导体陶瓷之间的欧姆接触。实验结果表明:采用这种结构,可以有效地抑制由于器件的金属电极与半导体接触而引起的不良影响,能更好地体现SnO_2敏感材料自身的特性,对于提高器件的一致性和产品的成品率都有重要的作用。     

化学沉积电极与BaTiO3系PTCR半导瓷的欧姆接触

研究了在BaTiO3系PTCR半导体陶瓷上化学沉积镍和铜电极的接触电阻及稳定性，并与烧渗Ag-Zn、烧渗Al电极进行了比较。根据实验结果，用量子力学从理论上讨论了欧姆接触的可能模型，提出场发射是金属－半导体陶瓷形成欧姆接触的机理之一。陶瓷表面经过处理后，元件的电性能要发生一些变化，但不会恶化陶瓷的体性能。     

p型GaN欧姆接触的比接触电阻率测量

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上欧姆接触的退火温度，在氧气气氛中650℃退火后获得了最优的欧姆接触，其比接触电阻率为5.12e－4Ω·cm2．     

GaSb基半导体激光器功率效率研究

为了提高GaSb基半导体激光器的功率效率和可靠性,研究了GaSb基半导体激光器欧姆接触形成机理并提出了一种新型四层金属欧姆接触结构(Ni/AuGe/Mo/Au)。进行了Au/Mo/AuGe/Ni/n-GaSb在150 ℃~450 ℃退火温度下欧姆接触的实验研究,结果表明,新结构能够在250 ℃~450 ℃退火温度和10 min退火时间下形成良好的欧姆接触并具有较低的接触电阻率,有效地提高了GaSb基半导体激光器的功率效率。俄歇射线能谱分析表明,新型金属化结构中各原子之间的互扩散减少,结构表面形貌光滑、平整,有助于半导体激光器后续封装的进行,有效地提高了GaSb基半导体激光器的可靠性。     

平面型器件欧姆接触的衡量——圆形传输线模型外推法

本文提出一个衡量平面型器件欧姆接触的新方法——圆形传输线模型外推法.样品无需台面绝缘,只须一次合金化即能完成测试结构图形.用圆形传输线模型导出了测量接触电阻率ρ_c的表达式,以硅和砷化镓两种半导体材料进行验证,与线性传输线模型的结果一致.讨论了接触电极之下与接触电极之外薄层电阻差异的影响.     

p型SiC欧姆接触理论及研究进展

碳化硅(SiC)具有宽禁带、高临界击穿电场、高热导率等优异特性,是制备高温、高频、大功率器件最理想的半导体材料之一。然而,制备良好的SiC欧姆接触尤其是p型SiC欧姆接触仍然是SiC器件研制中亟需攻克的关键技术难题。首先对p型SiC欧姆接触的形成机制及金属/SiC接触势垒理论进行了深入分析。然后,对近年来p型SiC欧姆接触的重要研究进展进行了综述,包括形成欧姆接触的金属体系,制备工艺条件,获得的比接触电阻率等,并重点讨论了p型SiC欧姆接触的形成机理。最后,对未来p型SiC欧姆接触的研究方向进行了展望。     

P~+-n~+隧道结的比接触电阻

本文根据Kane的直接隧穿理论,结合欧姆接触的特点,导出了p~+-n~+隧道结比接触电阻的计算公式.此式适用于直接能隙半导体,也适用于Si.在N_D+5×10~(20)cm~(-3)的磷浓度下,对一系列N_A值,按此式计算了Al/n~+-Si的比接触电阻R_(co)结果与Finetti等的测量值在数量级上完全一致.证明AL/n~+-Si的R_c基本上由其中的p~+-n~+结决定,因而与合金工艺有密切关系.     

界面介质层对GaN基LED漏电流的影响

在LED电极欧姆接触中,载流子在金属电极和半导体间有不同的传输机制.通过载流子在金属半导体界面传输机制的模拟,讨论了界面介质层及其势垒对器件串联电阻和漏电流的影响,发现介质层电阻比LED的串联电阻小得多,可以忽略不计;但是随着器件的老化,介质层及其所含的缺陷会产生相当大的漏电流,使器件的可靠性和稳定性下降,也为LED的失效机理提供了理论依据.