Особенности создания омических контактов к гетероструктурам AlGaAs/GaAs с двумерным электронным газом


https://doi.org/10.17073/1609-3577-2016-4-271-278

Полный текст:


Аннотация

Проведен анализ литературы, посвященной особенностям создания омических контактов к гетероструктурам AlGaAs/GaAs с двумерным электронным газом с высокой подвижностью  носителей заряда. Рассмотрен процесс вжигания  контактов на основе системы Ni/Au/Ge.  Приведены рекомендуемые в литературе параметры напыляемых слоев и режимы их вжигания, которые позволяют получить омические контакты, обладающие низким электрическим сопротивлением до температур ниже 4 К. Рассмотрено несколько механизмов, которые могут приводить к экспериментально наблюдаемой зависимости характеристик контактов от их кристаллографической ориентации. Описан метод создания контактов с использованием металлизации Au/Ge/Pd, при котором формирование контакта происходит за счет взаимной диффузии и взаимодействия металлов и полупроводника в твердой фазе при температурах менее 200 °C. Это обеспечивает большую однородность контакта по составу, гладкую границу раздела металл—полупроводник и может привести к снижению влияния эффектов ориентации на электрические характеристики контакта.


Об авторах

С. П. Курочка
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

Курочка  Сергей Петрович — кандидат  технических  наук,  доцент.

Ленинский просп., д. 4, Москва, 119049.



М. В. Степушкин
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»; ФИРЭ им. В. А. Котельникова РАН
Россия

Степушкин   Михаил Владимирович — аспирант МИСиС, старший инженер ФИРЭ им. В. А. Котельникова РАН.

Ленинский просп., д. 4, Москва, 119049; пл. Введенского, д. 1, Фрязино, Московская обл., 141120.



В. И. Борисов
ФИРЭ им. В. А. Котельникова РАН
Россия

Борисов Виталий Иванович — кандидат физико−математических наук, заведующий  лабораторией.

пл. Введенского, д. 1, Фрязино, Московская обл., 141120.



Список литературы

1. Алфёров, Ж. И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур / Ж. И. Алфёров // Физика и техника полупроводников. − 1998. − Т. 32, вып. 1. − С. 3—18.

2. Щука, А. А. Наноэлектроника / А. А. Щука. − М.: Физматкнига, 2007. − 464 с.

3. Beenakker, C. W. J. Quantum transport in semiconductor nanostructures / C. W. J. Beenakker, H. van Houten // Solid State Physics. − 1991. − V. 44. − P. 1—228. DOI: 10.1016/S0081−1947(08)60091−0

4. Contacts to Semiconductors: Fundamentals and Technology / Ed. By L. J. Brillson. – Park Ridge (NJ) : Noyes Publication, 1993. – 680 p. DOI: 10.1002/adma.19950070123

5. Ghandhi, S. K. VLSI Fabrication Principles / S. K. Ghandhi. − New York : Wiley and sons, 1994. − 837 p.

6. Braslau, N. Metal−semiconductor contacts for GaAs bulk effect devices / N. Braslau, J. B. Gunn, J. L. Staples // Solid−State Electronics. − 1967. − V. 10, iss. 5. − P. 381—383. DOI: 10.1016/0038−1101(67)90037−8

7. Baca, A. G. A survey of ohmic contacts to III−V compound semiconductors / A. G. Baca, F. Ren, J. C. Zolper, R. D. Briggs, S. J. Pearton // Thin Solid Films. − 1997. − V. 308–309. − P. 599—606. DOI: 10.1016/S0040−6090(97)00439−2

8. Reeves, G. K. Obtaining the specific contact resistance from transmission line measurements / G. K. Reeves, H. B. Harrison // IEEE Electron. Device. Lett. − 1982. − V. 3, N 5. − P. 111. DOI: 10.1109/EDL.1982.25502

9. Heiblum, M. Characteristics of AuGeNi ohmic contacts to GaAs / M. Heiblum, M. I. Nathan, C. A. Chang // Solid−St. Electron. − 1982. − V. 25. − P. 185. DOI: 10.1016/0038−1101(82)90106−X

10. . Jin , Y. Ohmic contact to n −type bulk and δ doped Al0.3Ga0.7As/GaAs MODFET type heterostructures and its applications / Y. Jin // Solid−State Electronics. − 1991. − V. 34, N 2, P. 117—121. DOI: 10.1016/0038−1101(91)90076−B

11. Baer, S. Transport Spectroscopy of Confined Fractional Quantum Hall Systems. Springer Series in Solid−State Sciences. V. 183 / S. Baer, K. Ensslin. − Springer International Publishing, 2015. − 308 p. DOI 10.1007/978−3−319−21051−3

12. Göktaş, O. Alloyed ohmic contacts to two−dimensional electron system in AlGaAs/GaAs heterostructures down to submicron length scale / O. Göktaş, J. Weber, J. Weis, K. von Klitzing // Physica E: Low−dimensional Systems and Nanostructures. 2008. − V. 40, iss. 5. − P. 1579—1581. DOI: 10.1016/j.physe.2007.09.115

13. Wang, L. C. Ohmic contact formation mechanism of the Au/ Ge/Pd/n−GaAs system formed below 200 °C / L. C. Wang, P. H. Hao, J. Y. Cheng, F. Deng, S. S. Lau // J. Appl. Phys. − 1996. − V. 79, iss. 8. − P. 4211. DOI: 10.1063/1.361789

14. Wang, L. C. Low−resistance nonspiking ohmic contact for AlGaAs/GaAs high electron mobility transistors using the Ge/Pd scheme / L. C. Wang, S. S. Lau, E. K. Hsieh, J. R. Velebir // Appl. Phys. Lett. − 1989. − V. 54, iss. 26. − P. 2677—2679. DOI: 10.1063/1.101032

15. Morozov, S. V. Electrical properties of PdGe ohmic contacts to GaAs/AlxGa1−xAs heterostructures at liquid helium temperature / S. V. Morozov, Yu. V. Dubrovskii, V. N. Abrosimova, J. Würfl // Appl. Phys. Lett. − 1998. − V. 72, N 22. − P. 2882—2884. DOI: 10.1063/1.121489

16. Abhilash, T. S. Magnetic, electrical and surface morphological characterization of AuGe/Ni/Au Ohmic contact metallization on GaAs/AlGaAs multilayer structures / T. S. Abhilash, Ch. Ravi Kumar, G. Rajaram // J. Nano− Electron. Phys. − 2011. − V. 3, N 1. − P. 396—403.

17. Бланк, Т. В. Механизмы протекания тока в омических контактах металл−полупроводник / Т. В. Бланк, Ю. А. Гольдберг // Физика и техника полупроводников. − 2007. − Т. 41, вып. 11. − С. 1281—1308.

18. Koop, E. J. On the annealing mechanism of AuGe/Ni/Au ohmic contacts to a two−dimensional electron gas in GaAs/AlxGa1−xAs heterostructures / E. J. Koop, M. J. Iqbal, F. Limbach, M. Boute, B. J. van Wees, D. Reuter, A. D. Wieck, B. J. Kooi, C. H. van der Wal // Semicond. Sci. Technol. − 2013. − V. 28, N 2. − P. 025006. DOI: 10.1088/0268−1242/28/2/025006

19. Iqbal, M. J. Robust recipe for low−resistance ohmic contacts to a two−dimensional electron gas in a GaAs/AlGaAs heterostructure / M. J. Iqbal, D. Reuter, A. D. Wieck, C. H. van der Wal // arXiv:1407,4781v1 [cond−mat.mes−hall]. − 2014. URL: https://arxiv.org/abs/1407.4781

20. Kamada, M. Investigation of orientation effect on contact resistance in selectively doped AIGaAs/GaAs heterostructures / M. Kamada, T. Suzuki, F. Nakamura, Y. Mori, M. Arai // Appl. Phys. Lett. − 1986. − V. 49. − P. 1263. DOI: 10.1063/1.97381

21. Christou, A. Solid phase formation in Au : Ge/Ni, Ag/In/Ge, In/Au : Ge GaAs ohmic contact systems / A. Christou // Solid State Electron. − 1979. − V. 22. − P. 141. DOI: 10.1016/0038−1101(79)90106−0

22. Asbeck, P. M. Piezoelectric effects in GaAs FET’s and their role in orientation−dependent device characteristics / P. M. Asbeck, Ch.−P. Lee, M.−Ch. F. Chang // IEEE Transactions on electron devices. − 1984. − V. 31, N 10. − P. 1377—1380. DOI: 10.1109/T−ED.1984.21719

23. Shin−Shien Lo. Two−dimensional simulation of orientation effects in self−aligned GaAs MESFET’s / Shin−Shien Lo, Chien−Ping Lee // IEEE Trans. on Electron Devices. − 1990. − V. 37, N 10. − P. 2130—2140. DOI: 10.1109/16.59901

24. Larkin, I. A. Theory of potential modulation in lateral surface superlattices. II. Piezoelectric effect // I. A. Larkin, J. H. Davies, A. R. Long, R. Cuscó / Physical Rev. B. − 1997. − V. 56, N 23. − P. 15242—15251. DOI: 10.1103/PhysRevB.56.15242


Дополнительные файлы

Для цитирования: Курочка С.П., Степушкин М.В., Борисов В.И. Особенности создания омических контактов к гетероструктурам AlGaAs/GaAs с двумерным электронным газом. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2016;19(4):271-278. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2016-4-271-278

For citation: Kurochka S.P., Stepushkin M.V., Borisov V.I. Specifics of fabrication of Ohmic contacts to AlGaAs/GaAs heterostructures with a 2D electron gas. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2016;19(4):271-278. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2016-4-271-278

Просмотров: 89

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)