CC BY
34
УДК B21.3S2. 2/3
В. С. Дмитрієв ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ ОМІЧНИХ КОНТАКТІВ НА ОСНОВІ АРСЕНІДУ ГАЛІЮ
Розроблено модель формування мікроелектронної композиції Ag-Ge-In/n-GaAs (111), яка враховує умови термообробки і дозволяє встановити залежність між параметрами омічного контакту та режимами термообробки
Ключові слова: мікроелектронна композиція, омічний контакт, режими термообробки, арсенід галію
1.Вступ
Дослідження, про які йдеться у доповіді, відносяться до галузі мікроелектроніки. Не дивлячись на домінуючу роль кремнію в твердотілій електроніці, одним з найбільш важливих і таких, що динамічно прогресують залишається напрям, пов’язаний із створенням приладів і пристроїв на основі з’єднань типу А3В5, які працюють в діапазоні надвисоких частот. Однією з проблем створення ефективних приладів на основі арсеніду галію є виготовлення високоефективних омічних контактів до них. Тому дослідження, про які йдеться в доповіді є актуальними.
2. Постановка проблеми
Основні вимоги до омічних контактів -мінімальний питомий перехідний опір, лінійність вольтамперных характеристик і достатня механічна міцність - задовольняються підбором контактного матеріалу і технологічних режимів.
Через труднощі легування з’єднань GaAs домішками з достатньо великою концентрацією (більше 1019см-3) дуже складно створювати контакти з добрими омічними властивостями.
3. Основна частина
3.1. Аналіз літературних джерел по темі дослідження
В роботі [1] розглянуті технології матеріалів для сонячних батарей від кремнію до різноманітних напівпровідникових сполучень.
В роботі [2] розглянуто технологічні особливості виготовлення квазіомічних контактів для сонячних елементів на основі діодів з бар'єром Шотткі, що утворюють потенційний бар’єр малої висоти. Такі контакти забезпечують протікання великих термоемісійних струмів.
В роботі [3] наведено результати дослідження
режимів виготовлення контактів для сонячних елементів.
Вплив режимів термообробки на структуру перехідного шару омічних та випрямляючих контактів досліджується у роботах [4,5].
У роботі [6] досліджено вплив поверхневого стану напівпровідника на показники якості та технологічності структур Me-GaAs.
Особливості технології виготовлення контактів для мікроелектронного датчика представлено у роботі [7].
Досліджено вплив на якість омічного контакту режимів термообробки у роботі [8].
Встановлено, що висота потенційного бар’єру контактів Me-GaAs залежить від структури перехідного шару.
3.2. Результати досліджень
У рамках проведених досліджень вивчалася структура перехідного шару мікроелектронної композиції Ag-Ge-In/n-GaAs (111). Показано, що якість отриманого невипрямляючого контакту залежить від режиму термообробки.
Омічні контакти виготовлялися на епітаксійних шарах GaAs (111) n-типу провідності з концентрацією носіїв заряду n еп. шару = 8*1014...2*1015 см -3 та рухливістю ц>5000 см2/(В*с).
Як контактний матеріал використовувався сплав срібло-германій-індій. Дослідження впливу на електрофізичні параметри контактів Ag-Ge-In/n-GaAs (111) режимів термообробки дозволили рекомендувати температуру відпалу 873К (рк = 7^10-4 Ом^см2) на протязі - 45-60 секунд.
Результати дослідження мікроструктури і фазового складу плівки й приконтактних шарів напівпровідника дозволили припустити феноменологічну модель формування мікроелектронної композиції Ag-Ge-In/n-GaAs (111).
Срібло-германієва евтектика, сплавляючись з арсенідом галію, створює на його поверхні тонкий ^-шар за рахунок впровадження атомів чотирьох-
TECHNOLOGY AUDIT AND PRODUCTION RESERVES — № 3/1(5), 2012 © V. Dmitriev
35
валентного германію в підгратку галію. Ефективна щільність легуючої домішки в сплавленому контакті може досягати 5*1019 см-3.
Наголошується, що в процесі відпалу відбувається взаємодія плівки сплаву з приповерхневим шаром арсеніду галію, внаслідок чого шар помітно товщає. При цьому відбувається утворення надмірного Ga (по відношенню до стехіометричного) в арсеніді галію. Висловлюється припущення про аутдиффузію галію з кристала арсеніду галію. Передбачається, що галій може утворюватися унаслідок дисоціації якоїсь частини арсеніду галію в приповерхневому шарі, супроводжуваної випаровуванням миш’яку через пори в плівці сплаву.
Галій утворює з сріблом легкоплавкі сплави й хімічні сполуки, що може вплинути на величину потенційного бар’єру в контакті та його опір. Вибір оптимальних умов температурної обробки контактів до n-GaAs з потрійного сплаву на основі срібла зводиться до того, щоб створити достатньо товстий шар з підвищеною концентрацією електронів за рахунок легування германієм і в той же час не допустити надмірної компенсації в прилеглій до контакту області арсеніду галію за рахунок дифузії срібла.
Якість контактів визначається, головним чином, характером розподілу хімічних елементів, в першу чергу, германію та срібла в приконтактній області. Не менш важливий також електричний стан цих домішок в кристалізованому шарі напівпровідника.
Таким чином, розроблено модель формування мікроелектронної композиції Ag-Ge-In/n-GaAs (111), що враховує умови термообробки й дозволяє встановити залежність між електрофізичними параметрами контакту і режимами термообробки.
Література
1. Швец, Е.Я. Технологии и материалы солнечной энергетики [Текст] : монография / Е.Я. Швец. - Запорожье: ЗГИА. - 2007. - 240с.
2. Швец, Е.Я. Технологические особенности квазиоми-ческих контактов для солнечных элементов. [Текст] : зб. наук. пр. / Е.Я. Швец, Л.Б. Дмитриева, Ф. Ка-ек // Металургія. - Вип. 16. - Запоріжжя, ЗДІА.
- 2007. - С.74-78.
3. Швец, Е.Я. Исследование солнечных элементов с барьерами Шоттки [Текст] / Е.Я. Швец, Л.Б. Дмитриева, Ф. Каек. // Тезисы докл. на XII НТК студентів, магістрантів та викладачів ЗДІА. - Т.3. - Запоріжжя, ЗДІА. - 2007. - С.94-95.
4. Швец, Е.Я. Влияние режимов термообработки на структуру переходного слоя омических контактов [Текст] : зб. наук. пр. / Е.Я. Швец, Л.Б.Дмитриева, В.С. Дмитриев // Металургія. - Вип. 2(25). - Запоріжжя, ЗДІА. - 2011. - С.120-124.
5. Швец Е.Я. Исследование влияния межфазной границы раздела на высоту барьера Шоттки [Текст] : зб. наук. пр. / Е.Я.Швец, Л.Б.Дмитриева, В.С. Дмитриев // Металургія. - Вип. 1(26). - Запоріжжя, ЗДІА.
- 2011. - С.126-130.
6. Швец, Е.Я. Исследование влияния поверхностных состояний на показатели качества и технологичности структур Me-GaAs [Текст] : зб. наук. пр. / Е.Я. Швец,
Л.Б. Дмитриева, В.С Дмитриев // Металургія. - Вип. 2(27). - Запоріжжя, ЗДІА. - 2012. - С.138-142.
7. Дмитриев, В.С. Особенности технологии изготовления микроэлектронного датчика [Текст] / В.С. Дмитриев, Е.Я. Швец //Материалы 15 Юбилейного Международного молодежного форума «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке». - том 1. - Харьков, ХНУРЭ.
- 2011. - С.46-47
8. Дмитриев, В.С. Исследование влияния на качество омического контакта режимов термообработки [Текст] / В.С.Дмитриев, Л.Б. Дмитриева //Тезисы докл. на XVI НТК студентів, магістрантів та викладачів ЗДІА.
- Т.3. - Запоріжжя, ЗДІА. - 2011. - С.23
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ОМИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ НА ОСНОВЕ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ
В. С. Дмитриев
Разработана модель формирования микроэлектронной композиции Ag-Ge-In/n-GaAs (111), которая учитывает условия термообработки и позволяет установить зависимость между параметрами омического контакта и режимами термообработки Ключевые слова: микроэлектронная композиция, омический контакт, режимы термообработки, арсенид галлия
Вадим Сергеевич Дмитриев, магистр кафедры физической и биомедицинской электроники Запорожской государственной инженерной академии, тел. (096) 556-17-95, e-mail: [email protected]
FEATURES OF FORMING OHMIC CONTACTS ON BASIS OF GAAS
V. Dmitriev
The model of forming microelectronic composition of Ag-Ge-In/n-GaAs (111), which takes into account the terms of heat treatment and allows to set dependence between the parameters of ohmic contact and modes of heat treatment, is developed.
Keywords: microelectronic composition, ohmic contact, modes of heat treatment, GaAs
Vadim Dmitriev, master’s degree of Department of Physical and biomedical electronics, Zaporozhia State Engineering Academy, tel. (096) 556-17-95, e-mail: [email protected]
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 3/1(5), 2012
