ПРОЦЕССЫ ВО ВРЕМЯ ОТЖИГА КОНТАКТНЫХ СИСТЕМ Ti—Al—Ni И Ti—Al—Ni—Au

Изучены механизмы образования грубой бугорчатой поверхности для наиболее распространенной контактной металлизации к n−типу нитрида галлия — многослойной системе Ti/Al/Ni/Au,
а также пути уменьшения этого недостатка, который создает проблемы при проведении последующей литографии. Исследовано образование во время отжига шероховатой поверхности при взаимодействии металлов в многослойных металлизациях Ti/Al/Ni и Ti/ Al/Ni/Au. Повышение поверхностного сопротивления обоих металлизаций с ростом температуры отжига объяснено взаимной диффузией металлов, ростом степени их взаимодействия с образованием различных их интерметаллических соединений, имеющих существенно большее удельное сопротивление, чем исходные металлы. Подтверждено наличие в исследуемой трехслойной металлизации Ti/Al/Ni после отжига следующих основных фаз: NiTi, Al3Ti, и Ni2Al3. Обнаружен рост шероховатости поверхности после отжига. Куполообразных выпуклостей, какие образуются у многослойной металлизации Ti/Al/ Ni/Au, на поверхности не выявлено. Эту гипотезу подтверждает каплеобразование в сплаве алюминия с никелем. Количество образующейся при отжиге жидкой фазы Au–Al, являющейся причиной образования грубой поверхности металлизации Ti/Al/Ni/Au, удалось, уменьшить снизив толщину слоя золота до минимума, при котором контраст элементов металлизации по отношению к поверхности полупроводника достаточен для самосовмещения при электронной литографии. Показано, что слой золота толщиной 50 нм достаточно для получения необходимого контраста. При такой толщине золота морфология поверхности значительно улучшилась: шероховатость уменьшилась с 300 до 80 нм, и поверхность стала блестящей. 

1. Jacobs, B. Towards integrated AlGaN/GaN based X−band high−power amplifiers. Proefschrift / B. Jacobs. − Eindhoven : Technische Universiteit Eindhoven, 2004. − 204 p.

2. Jacobs, B. Optimisation of the Ti/Al/Ni/Au ohmic contact on AlGaN/GaN FET structures / B. Jacobs, M. C. J. C. M. Kramer, E. J. Geluk, F. Karouta // J. Cryst. Growth. − 2002. − V. 241. − P. 15—18.

3. Xin, H. P. Optimization of AlGaN/GaN HEMT Ohmic contacts for improved surface morphology with low contact resistance. / H.P.Xin,S.Poust,W.Sutton,D.Li,D.Lam,I.Smorchkova,R. Sandhu, B. Heying, J. Uyeda, M. Barsky, M. Wojtowicz, R. Lai // CS MANTECH Conf. − Portland (Oregon, USA), 2010. − P. 149—152.

4. Васильев, А. Г. СВЧ приборы и устройства на широкозонных полупроводниках / А. Г. Васильев, Ю. В. Колковский, Ю. А. Концевой. − М. : Техносфера, 2011. − 416 с.

5. Boudart, B. Comparison between TiAl and TiAlNiAu. Ohmic Contacts to n−type GaN / B. Boudart, S. Trassaert, X. Wallart, J. C. Pesant, O. Yaradou, D. Théron, Y. Crosnier, H. Lahreche, F. Omnes // J. Electron. Mater. − 2000. − V. 29, N 5. − P. 603—606.

6. Ванюхин, К. Д. Исследование структуры и морфологии поверхности двухслойной контактной металлизации Ti/Al / К. Д. Ванюхин, Р. В. Захарченко, Н. И. Каргин, М. В. Пашков, Л. А. Сейдман // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. − 2013.−No 3.−С.60—65.

7. Тонкие пленки. Взаимная диффузия и реакции / Под ред. Дж. Поута, К. Ту, Дж. Мейера. − М. : Мир, 1982. − 576 с.

8. Feng, Q. The improvement of ohmic contact of Ti/Al/Ni/Au to AlGaN/GaN HEMT by multi−step annealing method / Q. Feng, L. M. Li, Y. Hao, J. Y. Ni, J. C. Zhang // Solid−State Electronics. − 2009. − V. 53, N 9. − P. 955—958.

9. Roccaforte, F. Nanoscale carrier transport in Ti/Al/Ni/Au Ohmic contacts on AlGaN epilayers grown on Si(111) / F. Roccaforte, F. Iucolano, F. Giannazzo, A. Alberti, V. Raineri // Appl. Phys. Lett. − 2006. − V. 89, Iss. 2. − P. 022103 1−3.

10. Bright, A. N. Correlation of contact resistance with microstructure for Au/Ni/Al/Ti/AlGaN/GaN ohmic contacts using transmissionelectronmicroscopy/A.N.Bright,P.J.Thomas,M. Weyland, D. M. Tricker, C. J. Humphreys, R. Davies // J. Appl. Phys. − 2001. − V. 89, N 6. − P. 3144—3150.

11. Selvanathan, D. Comparative study of Ti/Al/Mo/Au, Mo/Al/ Mo/Au, and V/Al/Mo/Au ohmic contacts to AlGaN/GaN heterostructures / D. Selvanathan, F. M. Mohammed, A. Tesfayesus, I. Adesida // J. Vac. Sci. Technol. B. − 2004. − V. 22. − P. 2409—2416.