RU2575977C1 - Способ формирования многослойного омического контакта к прибору на основе арсенида галлия - Google Patents
Способ формирования многослойного омического контакта к прибору на основе арсенида галлия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2575977C1 RU2575977C1 RU2014149585/28A RU2014149585A RU2575977C1 RU 2575977 C1 RU2575977 C1 RU 2575977C1 RU 2014149585/28 A RU2014149585/28 A RU 2014149585/28A RU 2014149585 A RU2014149585 A RU 2014149585A RU 2575977 C1 RU2575977 C1 RU 2575977C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- alloy
- contact
- nickel
- vanadium
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 38
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 38
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 11
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910000927 Ge alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 25
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 25
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 21
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 14
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 14
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 9
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 9
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- BYDQGSVXQDOSJJ-UHFFFAOYSA-N [Ge].[Au] Chemical group [Ge].[Au] BYDQGSVXQDOSJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 5
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003353 gold alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 50
- 229910000756 V alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000006023 eutectic alloy Substances 0.000 abstract description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 abstract 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 91
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 14
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 11
- HBVFXTAPOLSOPB-UHFFFAOYSA-N nickel vanadium Chemical compound [V].[Ni] HBVFXTAPOLSOPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 9
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910017401 Au—Ge Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 3
- -1 for example Substances 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000001017 electron-beam sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 2
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910001004 magnetic alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов. Способ формирования многослойного омического контакта включает предварительное формирование фотолитографией маски из фоторезиста на поверхности арсенида галлия электронной проводимости, очистку свободной от маски поверхности арсенида галлия, последовательное напыление слоя из эвтектического сплава золота с германием толщиной 10-100 нм, напыление с помощью магнетронного разряда постоянного тока слоя из сплава никеля с ванадием с содержанием ванадия 5-50 мас. % толщиной 5-100 нм и нанесение проводящего слоя, последующее удаление фоторезиста и отжиг контактной структуры. Способ более прост в осуществлении и обеспечивает точное воспроизведение заданных параметров контактных структур приборов на большой площади. 12 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области создания полупроводниковых приборов на основе полупроводников A3B5, в частности к изготовлению концентраторных фотоэлектрических преобразователей и приборов силовой электроники, и может использоваться в постростовых операциях по изготовлению омических контактных систем к слоям GaAs электронной (n-типа) проводимости.
Известен способ изготовления контактной структуры к арсениду галлия (GaAs) и к твердым растворам AlGaAs с электронной проводимостью (см. патент US 5192994, МПК H01L 21/28, опубликован 9.03.1993) путем последовательного напыления слоев золота (толщиной 10-200 Å), германия (толщиной 50-200 Å), никеля (толщиной 50-200 Å) и золота (толщиной 200-1000 Å) с последующим отжигом в атмосфере азота или водорода при температуре от 350°C до 500°C; переходное сопротивление контакта после отжига составляет 5·10-5 Ом·см2 и менее.
Контакт, изготовленный известным способом, обладает недостаточно малой величиной переходного сопротивления, что может препятствовать его применению в ряде приборов, в том числе в концентраторных фотоэлектрических преобразователях и приборах силовой электроники. Известный способ не позволяет предотвратить эрозию поверхности контакта и неконтролируемый протрав границы раздела металл-полупроводник при отжиге. Кроме того, применение золота в качестве первого слоя в контактной системе может затруднить использование метода взрывной фотолитографии при изготовлении приборов на основе GaAs, так как золото обладает плохой адгезией к GaAs. Также нанесение слоя никеля с высокой точностью по толщине возможно при использовании дорогостоящих установок вакуумного напыления с электронно-лучевым распылением материалов.
Известен способ изготовления контактной структуры к GaAs и твердым растворам AlGaAs с электронной проводимостью (см. патент US 5309022, МПК H01L 21/28, опубликован 3.05.1994) путем последовательного напыления слоев никеля (толщиной 40-200 Å), германия (толщиной 150-400 Å) и золота (толщиной более 4000 Å) с последующим отжигом в течение 1-200 секунд при температуре 300-500°C в течение 1-200 секунд.
Применение Ni в качестве первого слоя к полупроводнику в контактных системах Ni-Ge-Au приводит к небольшому уменьшению контактного сопротивления по сравнению с контактными системами Au-Ge-Ni с первым слоем Au или сплава AuGe. При этом, как правило, уменьшается проплавление верхнего слоя полупроводника и улучшается морфология поверхности контакта после отжига контактов. Однако при использовании известного способа не удается существенно предотвратить эрозию поверхности полупроводника. Кроме того, для воспроизводимого нанесения слоя никеля с высокой точностью необходимо использование дорогостоящих установок с электронно-лучевым распылением.
Известен способ формирования многослойного омического контакта к GaAs и к твердым растворам AlGaAs с электронной проводимостью (см. патент US 5284798, МПК H01L 21/285, опубликован 8.02.1994) путем последовательного напыления слоев золота (толщиной 10-200 Å), германия (толщиной 50-200 Å), никеля (толщиной 50-200 Å) и золота (толщиной 200-1000 Å) с последующим отжигом при температуре 350-500°C в атмосфере инертного газа.
Применение золота в качестве первого слоя в известной контактной системе может затруднить использование метода взрывной фотолитографии при изготовлении электронных приборов на основе GaAs из-за плохой адгезии золота к GaAs.
Известен способ формирования многослойного омического контакта фотоэлектрического преобразователя (см. патент US 5924002, МПК H01L 29/45, опубликован 13.07.1999), включающий нанесение на поверхность полупроводника слоев никеля (толщиной от 5 до 15 нм), олова и сплава AuGe (толщиной от 50 до 200 нм) с последующим отжигом при температуре 190-300°C. Затем наносят слои титана, платины и золота (например, слои толщинами 5 нм, 10 нм и 300 нм соответственно).
Главное преимущество известного способа - низкие температуры отжига, что является необходимым условием при изготовлении ряда приборов, таких как полупроводниковые лазеры на основе соединений A2B6, выращенных на подложках n-GaAs. Однако при использовании известного способа слои металла неконтролируемо и неоднородно проплавляют границу раздела контакт-полупроводник. При вжигании также происходит сильная эрозия поверхности контакта Ni-Sn-AuGe. Для того чтобы улучшить поверхность контакта в данном способе предлагается напылять еще три слоя металла - Ti, Pt и Au, что усложняет процесс изготовления контактной структуры.
Известен способ формирования контакта к GaAs n-типа (см. заявка JP 2002025937, МПК H01L 21/28, опубликована 25.01.2002), включающий последовательное нанесение на GaAs n-типа слоев сплава AuGe (содержание Ge - 8-12 мас. %), слоя W, слоя Ni и слоя Au, при этом отношение толщин слоев Au и AuGe должно находиться в диапазоне от 1,6 до 6,6, предпочтительнее должно равняться 5.
К недостаткам известного способа можно отнести необходимость нанесения слоя вольфрама, что требует использования дополнительной оснастки, например, магнетрона постоянного тока; кроме того, отметим, что нанесение слоя никеля с высокой точностью по толщине возможно при использовании дорогостоящих установок вакуумного напыления с электронно-лучевым распылением материалов.
Известен способ изготовления структуры омического электрода на арсениде галлия (см. заявка JP 58040858, МПК H01L 21/28, опубликована 09.03.1983), включающий последовательное нанесение слоев эвтектического сплава AuGe и Ni, AuGe и Pt или AuGe, Ni и Au, вжигание полученной контактной структуры и последующее нанесение двух слоев, например, Ti или Cr толщиной 1000 Å или менее и Au или Ag.
Недостатком известного способа является сложность изготовления многослойного контакта, а именно многостадийность нанесения контактных слоев.
Известен способ формирования многослойного омического контакта для наногетероструктуры фотоэлектрического преобразователя на основе GaAs, совпадающий с заявляемым решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип (см. патент RU 2428766, МПК H01L 31/0224, опубликован 10.09.2011). Способ-прототип включает предварительное формирование на поверхности наногетероструктуры фотоэлектрического преобразователя на основе арсенида галлия электронной проводимости маски из фоторезиста, очистку свободной от маски поверхности арсенида галлия, последовательное напыление слоя эвтектического сплава золота с германием толщиной 10-100 нм, слоя никеля толщиной 10-20 нм и слоя серебра, последующее удаление фоторезиста и отжиг омического контакта.
Недостатком известного способа является необходимость точного по толщине, однородного по площади и воспроизводимого нанесения слоя никеля в многослойной структуре омического контакта - способ термического резистивного распыления никеля с вольфрамовых стержней не может удовлетворить этим требованиям, а нанесение никеля с помощью электронно-лучевого распыления или магнетронного распыления в высокочастотной плазме требует применения дорогостоящего оборудования; доменная структура никеля (никель - магнитный материал) препятствует применению для его нанесения относительно дешевых магнетронов постоянного тока. Применение контактной системы на основе эвтектического сплава AuGe и барьерного слоя Ni позволяет получить, пожалуй, наименьшее контактное сопротивление (по сравнению с другими системами), порядка 1·10-6 Ом·см2, к GaAs электронной проводимости. Однако при этом имеет место большой разброс результатов по переходному сопротивлению контакта при малейшем отклонении от заданных толщин многослойного контакта (прежде всего, слоя никеля) и режимов отжига. Также при нарушении режимов отжига (температуры и времени отжига) часто отмечается глубокий протрав верхнего слоя полупроводника и значительное ухудшение морфологии его поверхности. Тем не менее строгий контроль над толщинами наносимых слоев в процессе нанесения данной многослойной контактной системы, режимами напыления и последующего термического отжига структур позволяет добиться хорошей воспроизводимости результатов по переходному сопротивлению с приемлемыми величинами глубины залегания границы раздела контакт-полупроводник и морфологией поверхности контакта. Наибольшие трудности в технологии изготовления данной контактной системы возникают при нанесении слоя никеля, точного по толщине, однородного по площади и воспроизводимого от процесса к процессу. Ранее наиболее распространенным способом нанесения пленок никеля было термическое резистивное распыление никеля с вольфрамовых стержней. Этот способ дает плохо воспроизводимые результаты по толщине слоев никеля, кроме того, слои никеля получаются очень неоднородными по толщине, что неприемлемо при работе с полупроводниковыми пластинами большой площади. Напыление никеля с помощью электронно-лучевого распыления дает хорошие результаты по качеству слоев и по воспроизводимости, однако требует дорогостоящего оборудования.
Задачей заявляемого технического решения являлась разработка более технологичного в производственных условиях способа формирования омического контакта к приборам на основе арсенида галлия электронной проводимости, обеспечивающего к тому же точное воспроизведение заданных параметров контактных структур приборов на большой площади.
Поставленная задача решается тем, что способ формирования многослойного омического контакта включает предварительное формирование фотолитографией маски из фоторезиста на поверхности арсенида галлия, имеющего электронную проводимость, очистку свободной от маски поверхности арсенида галлия, последовательное напыление слоя эвтектического сплава золота с германием толщиной 10-100 нм, напыление с помощью магнетронного разряда постоянного тока сплава никеля с ванадием с содержанием ванадия 5-50 мас. % толщиной 5-100 нм и проводящего слоя, последующее удаление фоторезиста и отжиг контактной структуры.
В настоящем способе предлагается использовать немагнитный сплав никеля с ванадием с содержанием ванадия 5-50 мас. %, напыляемый с помощью магнетронного разряда постоянного тока. Этот выбор обусловлен тем, что наиболее технологичным методом нанесения пленок в производственных условиях является магнетронное распыление на постоянном токе, где использование магнитных мишеней затруднительно. Сплавы никеля, содержащие 5-50 мас. % ванадия, в которых отсутствует доменная структура материала, показали хорошую совместимость с методом магнетронного распыления на постоянном токе. Этот слой выполняет функцию барьерного слоя между слоем сплава золото-германий и лежащим выше проводящим слоем металла, замедляя его диффузию в полупроводник, и, тем самым, препятствуя нарушению планарности границы раздела контакт-полупроводник.
Слой чистого ванадия также можно применять в качестве барьерного слоя. Однако предпочтительнее использовать для магнетронного распыления на постоянном токе мишени из сплава никеля с ванадием с содержанием ванадия 5-50 мас. %: при содержании ванадия в сплаве менее 5 мас. % в изготавливаемой из него мишени могут содержаться фрагменты материала с доменной структурой (это во многом зависит от качества изготовления сплава), а при увеличении содержания ванадия более 50 мас. % уменьшается скорость напыления сплава (при одинаковых других параметрах проведения процесса), так, скорость распыления чистого ванадия в 5-7 раз ниже скорости распыления сплава с содержанием ванадия 5 мас. % (при одинаковых параметрах проведения процесса).
Слой сплава никеля с ванадием толщиной менее 5 нм может иметь нарушения сплошности (возникновение проколов слоя), а при слое сплава никеля с ванадием толщиной более 100 нм увеличивается переходное сопротивление контакта после его отжига. Предпочтительно наносить слои сплава никеля с ванадием толщиной от 10 до 20 нм.
Низкие значения переходного сопротивления обеспечивает слой сплава золото-германий (германий в данном случае является донорной примесью в GaAs), который создает под контактом сильнолегированную вырожденную область полупроводника после вжигания.
Очистку поверхности арсенида галлия можно осуществлять ионно-лучевым травлением.
Отжиг контактной структуры можно вести при температуре 360-380°C в течение времени от 10 секунд до нескольких минут.
Отжиг контактной структуры можно вести в потоке чистого водорода, или в потоке смеси азота и водорода, или в вакууме.
Напыление слоя сплава золото-германий и проводящего слоя осуществляют резистивным испарением или магнетронным распылением.
Проводящий слой напыляют толщиной, преимущественно, 1000-5000 нм.
Проводящий слой может быть выполнен из серебра, или золота, или алюминия.
При выполнении проводящего слоя из серебра или алюминия может быть нанесен барьерный слой из сплава никеля с ванадием с содержанием ванадия 5-50 мас. % толщиной 20-100 нм и слой золота толщиной 30-200 нм. Верхний слой золота, помимо предохранения серебра или алюминия от атмосферного воздействия, может способствовать улучшению процесса пайки токовыводов приборов.
Толщину проводящего слоя из серебра, или золота, или алюминия выбирают, прежде всего, из соображений уменьшения общего сопротивления контакта, а также стоимости контакта. Однако, кроме того, учитывают следующее: при толщине контакта менее 1000 нм затрудняется процесс пайки токовыводов приборов, кроме того, слишком большим оказывается сопротивление растекания контакта, а при толщинах контакта более 5000 нм могут возникнуть напряженные слои, вследствие чего ухудшается адгезия контактной структуры к полупроводнику и его отслаивание.
Напыление слоя сплава никеля с ванадием можно осуществлять магнетронным распылением на постоянном токе в атмосфере аргона или, например, криптона.
Воспроизводимое формирование контакта с малым переходным сопротивлением (менее 5·10-5 Ом·см2) достигается, во-первых, применением в качестве первого слоя эвтектического сплава Au-Ge (весовое соотношение 88:12), содержащего Ge, являющегося донорной примесью в GaAs, для создания под контактом сильнолегированной вырожденной области полупроводника после вжигания. Во-вторых, применением в качестве второго слоя сплава никеля с ванадием, воспроизводимо наносимого магнетронным распылением на постоянном токе в атмосфере, например, аргона или криптона.
Настоящий способ формирования многослойного омического контакта осуществляют следующим образом. На слой или подложку арсенида галлия электронной проводимости методом фотолитографии наносят маску из фоторезиста. Непосредственно перед процессом напыления контактных слоев омического контакта производят очистку фронтальной поверхности арсенида галлия. Очистку поверхности арсенида галлия можно осуществлять в водном растворе HCl при объемном соотношении HCl и H2O 1:(1-6) или ионно-лучевым травлением. Очистку поверхности арсенида галлия методом ионно-лучевого травления осуществляют на глубину 0,005-0,3 мкм. Удаление приповерхностного слоя необходимо для улучшения адгезии металла к арсениду галлия и для уменьшения переходного контактного сопротивления. При травлении на глубину меньше 0,005 мкм недостаточно эффективно происходит удаление поверхностных загрязнений и окислов, при травлении на глубину больше 0,3 мкм повышается дефектность структуры. В качестве первого слоя с легирующей примесью контакта наносят эвтектический сплав Au-Ge толщиной 10-100 нм, в качестве барьерного слоя - слой сплава никеля с ванадием с содержанием ванадия 5-50 мас. % толщиной 5-100 нм, и в качестве проводящего слоя - слой золота, или алюминия, или серебра толщиной 1000-5000 нм. Затем удаляют слой фоторезиста и проводят отжиг контактной структуры.
При отработке технологии изготовления многослойных омических контактов применялась стандартная методика измерения переходного сопротивления контактов TLM (transmission line method) с использованием набора одинаковых прямоугольных контактных площадок, расположенных параллельно друг другу на различных расстояниях.
Пример 1. Контакт был сформирован на слое GaAs, легированном кремнием, выращенном методом МОС-гидридной эпитаксии на полуизолирующей подложке GaAs диаметром 100 мм. Концентрация свободных носителей заряда (уровень легирования) составлял ~5·1018 см3. Перед нанесением слоев металлов многослойного омического контакта на поверхности GaAs была сформирована маска фоторезиста, и была проведена очистка поверхности структуры методом ионно-лучевого травления (удалено 100 Å поверхностного слоя). Многослойный контакт состоял из слоя сплава Au-Ge толщиной 50 нм, сплава никеля с ванадием (с содержанием ванадия 5 мас. %) толщиной 15 нм и проводящего слоя из золота толщиной 1400 нм. Разброс толщин слоя сплава никеля с ванадием по площади подложки до отжига составил 3 нм. Переходное сопротивление многослойного омического контакта после отжига многослойной контактной структуры при температурах 360°C, 370°C и 380°C в течение 30 секунд составило, соответственно, 5,3·10-6 Ом·см2, 3,1·10-6 Ом·см2 и 4,8·10-6 Ом·см2 (по методике измерения переходного сопротивления контактов TLM (transmission line method).
Пример 2. Многослойный омический контакт был сформирован на слое GaAs n-типа так же, как и в примере 1, но состоял из слоя сплава Au-Ge толщиной 10 нм, слоя из сплава никеля с ванадием (с содержанием ванадия 50 мас. %) толщиной 5 нм и проводящего слоя из серебра толщиной 1350 нм. Разброс толщин слоя сплава никеля с ванадием по площади подложки до отжига составил 2 нм. Переходное сопротивление многослойного омического контакта после отжига многослойной контактной структуры при температурах 360°C, 370°C и 380°C в течение 30 секунд составило, соответственно, 2,6·10-5 Ом·см2, 1,2·10-5 Ом·см2 и 2,1·10-5 Ом·см2 (по методике TLM).
Пример 3. Многослойный омический контакт был сформирован на слое GaAs n-типа так же, как и в примере 1, но состоял из слоя сплава Au-Ge толщиной 100 нм, слоя из сплава никеля с ванадием (с содержанием ванадия 5 мас. %) 100 нм и проводящего слоя из алюминия толщиной 1070 нм. Разброс толщин слоя сплава никеля с ванадием по площади подложки до отжига составил 4 нм. Переходное сопротивление многослойного омического контакта после отжига многослойной контактной структуры при температурах 360°C, 370°C и 380°C в течение 30 секунд составило, соответственно, 4,3·10-5 Ом·см2, 3,8·10-5 Ом·см2 и 4,8·10-5 Ом·см2 (по методике TLM).
Пример 4. Многослойный омический контакт был сформирован на слое GaAs n-типа так же, как и в примере 1, но состоял из слоя сплава Au-Ge толщиной 100 нм, слоя из сплава никеля с ванадием (с содержанием ванадия 50 мас. %) толщиной 20 нм и проводящего слоя из серебра толщиной 1270 нм. Разброс толщин слоя сплава никеля с ванадием по площади подложки до отжига составил 3 нм. Переходное сопротивление контакта после отжига многослойной контактной структуры при температурах 360°C, 370°C и 380°C в течение 30 секунд составило, соответственно, 1,6·10-5 Ом·см2, 9,1·10-6 Ом·см2 и 9,8·10-5 Ом·см2 (по методике TLM).
Claims (13)
1. Способ формирования многослойного омического контакта, включающий предварительное формирование фотолитографией маски из фоторезиста на поверхности арсенида галлия электронной проводимости, очистку свободной от маски поверхности арсенида галлия, последовательное напыление слоя из эвтектического сплава золота с германием толщиной 10-100 нм, напыление с помощью магнетронного разряда постоянного тока слоя из сплава никеля с ванадием с содержанием ванадия 5-50 мас. % толщиной 5-100 нм и нанесение проводящего слоя, последующее удаление фоторезиста и отжиг контактной структуры.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сплав никеля с ванадием напыляют толщиной 10-20 нм.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что очистку поверхности арсенида галлия ведут ионно-лучевым травлением.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отжиг контактной структуры ведут при температуре 360-380ºС в течение времени от 10 с до нескольких минут.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отжиг контактной структуры ведут в потоке чистого водорода.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отжиг контактной структуры ведут в потоке смеси азота и водорода.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отжиг контактной структуры ведут в вакууме.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что напыление слоя сплава золото-германий и проводящего слоя осуществляют резистивным испарением.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что напыление слоя сплава золото-германий и проводящего слоя осуществляют магнетронным распылением.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что проводящий слой напыляют толщиной 1000-5000 нм.
11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что проводящий слой выполняют из золота.
12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что проводящий слой выполняют из серебра или алюминия.
13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что на проводящий слой напыляют барьерный слой из сплава никеля с ванадием с содержанием ванадия 5-50 мас. % толщиной 20-100 нм и слой золота толщиной 30-200 нм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014149585/28A RU2575977C1 (ru) | 2014-12-10 | 2014-12-10 | Способ формирования многослойного омического контакта к прибору на основе арсенида галлия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014149585/28A RU2575977C1 (ru) | 2014-12-10 | 2014-12-10 | Способ формирования многослойного омического контакта к прибору на основе арсенида галлия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2575977C1 true RU2575977C1 (ru) | 2016-02-27 |
Family
ID=55435569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014149585/28A RU2575977C1 (ru) | 2014-12-10 | 2014-12-10 | Способ формирования многослойного омического контакта к прибору на основе арсенида галлия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2575977C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2729964C1 (ru) * | 2019-12-17 | 2020-08-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» | Способ формирования оптически прозрачного омического контакта к поверхности полупроводникового оптического волновода электрооптического модулятора |
| RU2821299C1 (ru) * | 2024-02-16 | 2024-06-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Способ изготовления омического контакта |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH029170A (ja) * | 1988-06-27 | 1990-01-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | オーミック電極 |
| US5309022A (en) * | 1989-09-15 | 1994-05-03 | The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Ni-Ge-Au ohmic contacts for GaAs and GaAlAs |
| US5924002A (en) * | 1994-12-22 | 1999-07-13 | Sony Corporation | Method of manufacturing a semiconductor device having ohmic electrode |
| RU2391741C1 (ru) * | 2009-04-01 | 2010-06-10 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | Способ формирования многослойного омического контакта фотоэлектрического преобразователя (варианты) |
| RU2407104C1 (ru) * | 2009-08-03 | 2010-12-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма Микран" | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ОМИЧЕСКОГО КОНТАКТА К n-GaAs |
| RU2428766C1 (ru) * | 2010-05-24 | 2011-09-10 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | Способ формирования контакта для наногетероструктуры фотоэлектрического преобразователя на основе арсенида галлия |
-
2014
- 2014-12-10 RU RU2014149585/28A patent/RU2575977C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH029170A (ja) * | 1988-06-27 | 1990-01-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | オーミック電極 |
| US5309022A (en) * | 1989-09-15 | 1994-05-03 | The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Ni-Ge-Au ohmic contacts for GaAs and GaAlAs |
| US5924002A (en) * | 1994-12-22 | 1999-07-13 | Sony Corporation | Method of manufacturing a semiconductor device having ohmic electrode |
| RU2391741C1 (ru) * | 2009-04-01 | 2010-06-10 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | Способ формирования многослойного омического контакта фотоэлектрического преобразователя (варианты) |
| RU2407104C1 (ru) * | 2009-08-03 | 2010-12-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма Микран" | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ОМИЧЕСКОГО КОНТАКТА К n-GaAs |
| RU2428766C1 (ru) * | 2010-05-24 | 2011-09-10 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | Способ формирования контакта для наногетероструктуры фотоэлектрического преобразователя на основе арсенида галлия |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2729964C1 (ru) * | 2019-12-17 | 2020-08-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» | Способ формирования оптически прозрачного омического контакта к поверхности полупроводникового оптического волновода электрооптического модулятора |
| RU2821299C1 (ru) * | 2024-02-16 | 2024-06-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Способ изготовления омического контакта |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101901858A (zh) | 垂直结构半导体器件 | |
| US4062103A (en) | Method for manufacturing a semiconductor device | |
| US9842738B2 (en) | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device and silicon carbide semiconductor device | |
| CN107275199B (zh) | 一种变比例钛铝共晶的GaNHEMT欧姆接触工艺方法 | |
| RU2575977C1 (ru) | Способ формирования многослойного омического контакта к прибору на основе арсенида галлия | |
| CN113725287B (zh) | 低温无金欧姆接触GaN基HEMT器件及其制备方法 | |
| US9741578B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| RU2428766C1 (ru) | Способ формирования контакта для наногетероструктуры фотоэлектрического преобразователя на основе арсенида галлия | |
| RU2407104C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ОМИЧЕСКОГО КОНТАКТА К n-GaAs | |
| RU2610346C1 (ru) | Способ изготовления омических контактов к нитридным гетероструктурам AlGaN/GaN | |
| RU2619444C1 (ru) | Способ изготовления омических контактов к нитридным гетероструктурам на основе Si/Al | |
| JP6040904B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP3344416B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPS5835919A (ja) | 金属半導体接合電極の製造方法 | |
| RU2748300C1 (ru) | Способ изготовления омического контакта с низким удельным сопротивлением к пассивированной нитрид-галлиевой гетероструктуре на кремниевой подложке | |
| CN115863405A (zh) | 一种欧姆接触结构及其制备方法、hemt器件 | |
| RU2575974C1 (ru) | Способ изготовления гетероструктурного солнечного элемента | |
| US11239081B2 (en) | Method for preparing ohmic contact electrode of gallium nitride-based device | |
| RU2391741C1 (ru) | Способ формирования многослойного омического контакта фотоэлектрического преобразователя (варианты) | |
| RU2669339C1 (ru) | Способ изготовления омических контактов | |
| CN110600578A (zh) | 一种双导通型碳化硅光导开关及其制备方法 | |
| WO2020192303A1 (zh) | 半导体器件及制作方法 | |
| CN107104046B (zh) | 氮化镓肖特基二极管的制备方法 | |
| US11798807B2 (en) | Process for producing an electrical contact on a silicon carbide substrate | |
| RU2745589C1 (ru) | Способ изготовления полупроводникового прибора |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QA4A | Patent open for licensing |
Effective date: 20170119 |