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.     

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.     

高平整度GaN HEMT欧姆接触工艺

研究了不同金属体系对GaN HEMT欧姆接触表面形貌、击穿电压的影响。研究了不同合金温度以及不同金属体系对接触特性的影响,通过对金属体系结构的优化改善了欧姆接触特性及形貌。采用Ti/Al/Pd/Au(10/200/40/50nm)金属,在750℃合金温度时,得到较低的接触电阻,最小值达到0.18Ω·mm,欧姆接触电极表面粗糙度降低到0.4nm。良好的欧姆接触形貌使GaN HEMT击穿电压提高了10%。通过加速电迁移实验,证明Ti/Al/Pd/Au金属体系可靠性满足工程化需要。     

铟镓砷与金属接触形貌异常分析和改进

对P型InGaAs半导体金属接触形貌进行了分析。采用磁控溅射法在P型InGaAs表面制作了不同厚度的金属膜,并在不同温度下进行合金,研究了合金温度和膜层厚度对接触形貌、比接触电阻率的影响。使用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对界面形貌进行了表征,结果表明金属-半导体界面空洞与合金温度有直接关系,在合金温度小于350℃时,界面处不会出现空洞,若合金温度超过此值,空洞逐渐出现,并且空洞数量会随着合金温度的升高而增加。金属膜层间相互扩散和器件的比接触电阻率与Ti层和Pt层的厚度有关。通过优化合金工艺和金属膜层厚度改进了半导体与金属接触形貌,金属间界面清晰无相互扩散,降低了器件比接触电阻率和常态温度下的失效率(FIT)。     

Ag与p型GaP欧姆接触的表面特性分析

在p型GaP表面制作Ag电极,并利用退火环境令金属和半导体的接触界面产生良好的欧姆接触。通过扫描电子显微镜(SEM)、俄歇电子能谱(AES)以及X射线光电子能谱(XPS)的表征分析与对比,研究了不同退火环境对欧姆接触表面特性的影响。结果表明:退火时间过短,获得能量自由移动的原子移动面积小,不利于提高样品表面致密性;退火温度过高,欧姆接触表面的晶粒又容易发生球聚现象,造成样品表面的粗糙程度加剧。另外,在退火过程中,发生的相互扩散、形成化合物和合金相以及氧化反应也会对欧姆接触表面特性产生影响。其中,氧化反应较其他反应更为剧烈,对比接触电阻率的影响更大。因此,适宜的退火环境和有效控制氧化反应是增强欧姆接触性能的关键。     

Ni/Au与p-GaN的比接触电阻率测量

通过采用环形传输线方法(CILM),电流-电压(I-V)曲线、表面形貌等方法,研究不同的Ni/Au厚度比和空气气氛下合金退火温度对p型氮化镓欧姆接触特性造成的影响。根据Ni/Au与p型氮化镓欧姆接触的形成机制,采用合适的Ni/Au厚度比及退火温度,得到比接触电阻率(ρc)为1.09×10-5Ω.cm2的Ni/Au-p-GaN电极,并分析了Ni在退火过程中对形成良好的欧姆接触中所起到的作用。     

p型GaP与Pd/Zn/Pd欧姆接触的冶金性质及界面特性

用扫描电镜、X射线衍射谱、能量色散谱及Ar~+离子溅射刻蚀的各元素的俄歇剖面分布,对Pd为基底的P型GaP的欧姆接触层的性质进行了研究。从而揭示了这种金属──半导体接触层形成良好欧姆电极的表面形貌、相变反应、界面状态及各冶金成份在界面层中的变化规律。     

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。     

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。     

用于4H-SiC雪崩光电探测器p型欧姆接触的研究

对4H-SiC雪崩光电探测器的Ti/Al/Au p型欧姆接触进行了详细的研究。通过线性传输线模型(LTLM)测得经930℃退火后欧姆接触的最小比接触电阻为5.4×10~(-4)Ωcm~2。分别用扫描电子显微镜(SEM)、俄歇电子能谱(AES)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射谱(XRD)对退火前后的表面形貌、金属之间以及金-半接触界面之间相互反应及扩散情况进行测试与分析,发现了影响欧姆接触性能的主要原冈。对采用此欧姆接触制备的4H-SiC雪崩光电探测器进行测试,发现器件的击穿电压约为-55 V,此时其p型电极处的电压降仅为0.82 mV,可以满足4H-SiC雪崩光电探测器在高压下工作的需要。     

钛酸锶双功能元件电极的研究

研究了电极的烧结温度、保温时间对其性能的影响。对电极的焊接性能做了大量实验研究,指出了铜、银电极在焊接方面表现出性能差异的主要原因在于银电极与基片之间形成的是非欧姆接触,而铜电极则形成了欧姆接触。同时分析了银电极形成非欧姆接触的原因,并提出了解决办法。     

p型GaN上Pd/NiO/Al/Ni反射电极欧姆接触的热稳定性研究

研究了p型GaN上Pd/NiO/Al/Ni反射电极欧姆接触的比接触电阻率、热稳定性,以及光学反射率。与传统Pd/Al/Ni电极相比,Pd/NiO/Al/Ni电极的欧姆接触在氮气环境中经300℃下热处理10min后,仍保持低比接触电阻率(小于5×10-4Ω·cm2)和高反射率(大于80%@365nm)。研究获得的优化Pd/NiO层厚度为1nm/2nm,此时的Pd/NiO/Al/Ni反射电极既能形成良好的欧姆接触,拥有低比接触电阻率,又能减少对紫外光的吸收,保持高反射率。研究表明适当的NiO层厚度能够有效地防止热处理过程中上层Al金属向p-GaN表面层的渗入,对于制备高质量的Al基反射电极至关重要。     

Au/Pt/AuGe/Ni中Pt扩散阻挡层对n-GaAs欧姆接触的影响

The multi-layer metals of Ni/Au Ge/Pt/Au with a Pt diffusion barrier layer of ohmic contact to n-GaAs were studied. The surface morphology and ohmic contact resistivity of multi-layer metals were characterized, with and without the Pt diffusion barrier layer for comparison. The SEM and EDS measurements show the Pt diffusion barrier layer can block the interdiffusion of atoms in multi-layer metals, and improve the surface morphology.The TLM results show that the samples with a Pt diffusion barrier layer have uniform ohmic contact resistance,indicating that the Pt diffusion barrier layer can increase the repetition and uniformity of ohmic contact to n-GaAs,and improve the thermal stability and reliability of GaAs-based devices.     

氧等离子体表面处理对AlGaN/GaN HEMT欧姆接触的影响

采用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀系统,研究了氧等离子体表面处理对AlGaN/GaN HEMT欧姆接触电阻的影响。利用能量色散X射线光谱仪、光致发光谱和原子力显微镜以及电学测试设备对处理前后样品进行表征分析。结果表明,在最佳的氧等离子体处理条件(ICP功率250 W,射频功率60 W,压强0.8 Pa,氧气流量30 cm³/min,时间5 min)下,欧姆接触电阻为0.41Ω·mm,比参照样品接触电阻降低了约69%。分析认为经过氧等离子体处理后,在近表面处产生了一定数量的N空位缺陷,这些N空位表现为浅能级施主掺杂,有利于欧姆接触的形成。通过采用氧等离子体表面处理工艺制备的AlGaN/GaN HEMT,在+2 V的栅极偏压下获得了0.77 A/mm的最大漏极饱和电流。     

Low resistance pd/ge ohmic contacts to epitaxially lifted-off n-type GaAs film

A low resistance PdGe nonalloyed ohmic contact has been successfully formed to epitaxially lifted-off n-type GaAs films. The contact is made by lifting off partially metallized n-type GaAs films using the epitaxial lift-off method and bonding them to metallized Si substrates by natural intermolecular Van Der Waals forces. Low temperature sintering (200°C) of this contact results in metallurgical bonding and formation of the ohmic contact. We have measured specific contact resistances of 5 × 10⁻⁵ Ω-cm₂ which is almost half the value obtained for pure Pd contacts. Germanium forms a degenerately doped heterojunction interfacial layer to GaAs. Our experimental results show that germanium diffuses to the interface and acts as a dopant layer to n-GaAs film surface. Therefore, for epitaxially lifted-off n-type GaAs films, PdGe is a low resistance ohmic metal contact to use.     

GaAs MESFET欧姆接触可靠性研究进展

报道了ｎ型ＧａＡｓ上欧姆接触的制备及其可靠性，以及基于欧姆接触退经的ＧａＡｓＭＥＳＰＥＴ的失效分析，结果表明，ｎ型ＧａＡｓ上欧姆接触的制备已日趋成熟，接触电阻有所减小，表面形貌及热稳定性方面都得到了很大程度的提高，接触材料也日趋丰富ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ的失效分析方法也有明显改进。     

空气中烧成镍电极浆料的研究

介绍了空气中烧成的Ni电极浆料的制备。讨论了浆料中玻璃粉、硼粉含量及烧渗工艺等对电极性能的影响。结果表明:浆料中Ni粉的纯度应为99.5%,粒度为500目;w(Ni)应不低于65%;玻璃粉的软化温度为450℃左右;粒度为300目,w(玻璃)为20%左右。加入硼粉系作为抗氧化剂。于810℃的大气中烧渗,保温5 min,此贱金属镍电极可牢固地附着在陶瓷基体上,并具有良好的欧姆接触性能。     

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。     

GaP样品测试电极的制备

本文介绍了采用vandePauw法测量GaP材料电学性能参数时,电极材料的选取及实现电极与样品良好欧姆接触的电极制备条件。