Введение к работе
Актуальность темы
Омические контакты являются неотъемлемой частью
элупроводниковых приборов и от их качества зависят функциональные
зраметры приборов и устройств. Прогресс в этой области связан как
появлением новых полупроводниковых материалов группы А В ( InP,
і Ga. As , In Ga, As P, ), так п с уменьшением размеров
x : x у х 1 -х у 1 -у * J г г
іементов приборов. Такая тенденция в свою очередь обуславливает >льшой интерес к исследованию омических контактов, ограниченных ) площади, в том числе контактов микронных размеров (площадь -Г6- ІСТ^см2).
До настоящего времени исследования особенностей получения
.3„5 «тактов микронных размеров к полупроводникам А В касались в
новном их электрофизических параметров. При создании ке
нкоплекочных контактов большую роль играет конечность размеров
ешш металла, поскольку процессы взаимодействия ее с подложкой,
обенно в процессе термического отжига, на граішцах контактной
ощадки идут не так, как в ее середине, что отмечалось в ряде
бот, где в качестве полупроводника использовался Si. При
тыг.етгл размеров контактов от;; эффекты могут стять
обделяющими.
?ль настоящей работы состояла в том, чтобы на основе изучения
щессов происходящих при Формирс-рпнкії ст."г?пс!снх контактов
сронных размеров получит> представление о механизме
зимодействня пленки металла с полупроводникам А^В , об
ібенностях процессов диффузии и коадесценцип в слохной системе,
іючающей металл, полупроводник и защитный слой ( S102 ) при
4 термическом отжиге и разработать методики получения омических контактов микронных размеров с низким удельным сопротивлением, в частности, для маломощных диодов Ганна миллиметрового диапазона длин волн. При этом рассматривались следующие основные вопросы:
особенности процессов взаимной диффузии в сложной тонкопленочной системе, включающей пленки Au, GaAs(InP) и SlCte;
особенности процессов коалесцентного распада тонких пленок золота и его сплавов на окиси кремния, а также в сложной системе, включающей пленки GaAs(InP) и защитного окисла SiCte;
возможность создания к полупроводникам А В контактов с низким удельным сопротивлением различной площади и формы, в том числе контактов микронных размеров.
Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем.
Впервые обнаружено, что процесс формирования тонкопленочнаг омических контактов микронных размеров Au-GaAs и Au-InP в окнах, вскрытых в слое диэлектрика (S102) сопровождается миграциеї элементов Ш группы ( Ga и In ) в прилегающие к области контакте участки пленки золота расположенные на S102. Произведена оценю коэффициента диффузии Ga и In в области температур формирование омических контактов Au-GaAs и Au-InP. Обнаружено, что ухо; элементов Ш группы ( Ga и In ) из контактных окон приводит і значительным растравам полупроводника в области окон, і существенному изменению морфологии и фазового состава поверхності контакта, к увеличению удельного сопротивления контактов, чк создает дополнительные трудности при изготовлении омически; контактов микронных размеров.
Исследованы особенности коалесцентного распада тонких пленої Au-Ge при формировании контактов ограниченных размеров. Показано
что при этом происходит частичный перенос материала пленки с поверхности окиси кремния на вскрытые участки поверхности колупроводника и коалесценция металлической пленки на окиси кремния вплоть до полного распада на изолированные островки.
- Исследовано влияние состава пленок на морфологические и электрофизические свойства контактов к n-InP. Показано, что добавление в пленку золота небольших количеств германия, индия и Босфора позволяет получать однородные омические контакты к n-InP с лалым удельным сопротивлением.
Практическая ценность проведенных исследований заключается в ;ле дующем:
разработана методика изготовления омических, контактов к l-InP;
предложен способ и разработана методика изготовления
[золированных омических контактов заданной формы и малых размеров
даощадыо 10 -10 см ) к n-InP, n-GaAs и твердым растворам на их
існове типа In Ga, As и In Ga. As P, ;
X 1-х у x 1-х у 1-у
- изготовлены и исследованы планарные структуры типа диодов
'анна из InP;
- изготовлены образцы маломощных диодов Ганна из InP,
ii Ga. As , In Ga As P. , GaAs, устойчиво работающие в
ачестве активных элементов генераторов.
рсіювнііо научные положения, выносимке на зет'яту:
1. При формировании омических контактов Au-GaAs и Au-ІпУ я Ktiax, покрытых в слое окиси кремния на поверхности олупроводников, в процессе термического отїглгя происходит быстрая играция элементов Ш группы Ga и In из контактных окон в асположенные на окиси кремния участки пленки золота с участием
6 I
границ зерен Au. В случае контактов микронных размеров (диаметро) 8-25 мкм, ) уход Ga и In из контактных окон вызывает значительны; растравы поверхности полупроводника в области контакта і существенно изменяет морфологию и фазовый состав поверхностї контакта. Уход Ga и In приводит к увеличению удельноп сопротивления контактов микронных размеров и обуславливав' трудность изготовления таких контактов с низким удельны сопротивлением.
2.' В основе процесса формирования омических контакто: микронных размеров в окнах, вскрытых в слое окиси кремния н поверхности полупроводников А В , при термическом отжиге тонки пленок Au-Ge лежит процесс коалесцентного распада. При это) происходит частичный перенос материала пленки металла поверхности окиси кремния в окна полупроводника и коалесценци металлической пленки на окиси кремния вплоть до полного распада н изолированные островки. Эти процессы обусловлены различие: коэффициентов термического расширения золота, окиси кремния полупроводника.
3. При создании контактов Au-InP добавление в пленку золот германия, индия и фосфора позволяет получать однородные омически контакты к n-InP с низким удельным сопротивлением мене 10 Om.cnt, в том числе контакты микронных размеров с площадь 10~6-10сьг. Введение фосфора в пленку золота достигается пр этом путем добавления фосфида индия в испаряемую навеску. Апробация работы
Результаты работы докладывались на Всесоюзных конференциях "Всесоюзное совещание по фосфиду индия в полупроводниково ьлоктронике" (Кишинев, 1985), "Физические и физико-химически
?
основи микроэлектроники" (Вильнюс, 1987), "Физика и применение контакта металл-полупрсводник" (Киев, 1987), "Интегральная электроника СВЧ" (Красноярск, 1988), "Физические основы твердотельной электроники" (Ленинград, 1989), на конференцій молодых учених и специалистов ИРЭ АН СССР (1987), на меадукародгпгг конференциях "Sell- formation physics, technology and application" (Vilnius. 1S92), "Physics ої lovr-dlmenslonal structures" (Chernogolovka, 1993), на научных семинарах лаборатории юлупроводниковой электроники СВЧ ИРЭ РАН. Публикации.
По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, список соторых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из шедения, пяти глав и заключения. Ее объем составляет ІЧ9 страницы, жлючак Д5 рисунка, $ таблиц и список литературы из /Л" наи-іеноЕаний.
