ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ ДВУХСЛОЙНОЙ КОНТАКТНОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ Ti/Al


https://doi.org/10.17073/1609-3577-2013-3-60-65

Полный текст:


Аннотация

Широко распространенная в технологии приборов на основе GaN металлизация Ti/Al/Ni/Au имеет существенный недостаток: грубую шероховатую поверхность. Существуют различные мнения о причинах этого недостатка: агломерация расплавленного алюминия при высоких температурах отжига или возникновение расплава интерметаллидных соединений Au—Al, образующихся в результате взаимодействия алюминия с золотом через промежуточный слой барьерного металла, в частности никеля. С целью проверки влияния первой причины исследована возможность образования шероховатой поверхности после отжига у двухслойной металлизации титан—алюминий Ti(12 нм)/Al(135 нм), которую наносили на пластины кремния с пленкой нитрида кремния толщиной 0,15 мкм. После нанесения металлизации подложки подвергали отжигу в потоке азота. Длительность отжига составляла 300 с при различных температурах в диапазоне 400—700 °С или 30 с при температуре 850 °С. После каждого отжига образцов оценивали результаты термообработки по поверхностному сопротивлению металлизации, внешнему виду и морфологии ее поверхности. Показано, что во время отжига двух-слойной металлизации Ti/Al в ней происходят взаимная диффузия металлов и их активное взаимодействие с образованием их химических соединений, формирующих интерметаллидные фазы, которые делают металлизацию более стойкой к последующим более высокотемпературным отжигам, окислению и химическому травлению. Обнаружено, что после отжига двухслойной металлизации Ti/Al возрастает шероховатость ее поверхности, что приводит к тому, что поверхность металлизации становится слегка матовой. Но образование крупных полусферических выпуклостей, как это про-исходит у многослойной металлизации Ti/Al/Ni/Au, не выявлено. Таким образом, гипотеза о возникновении грубой шероховатости в виде большого числа куполообразных выступов на поверхности контактной металлизации из−за каплеобразования в слое алюминия в результате его плавления при высоких температурах отжига не подтверждена. 


Об авторах

К. Д. Ванюхин
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Россия

инженер, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», 115409, г. Москва, Каширское ш., д. 31.



Р. В. Захарченко
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Россия

инженер, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», 115409, г. Москва, Каширское ш., д. 31.



Н. И. Каргин
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Россия

доктор техн. наук, профессор, начальник управления развития перспективных исследований, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», 115409, г. Москва, Каширское ш., д. 31



М. В. Пашков
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Россия

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», 115409, г. Москва, Каширское ш., д. 31.



Л. А. Сейдман
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Россия
кандидат техн. наук, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», 115409, г. Москва, Каширское ш., д. 31


Список литературы

1. Chaturvedi, N. Mechanism of ohmic contact formation in AlGaN/GaN high electron mobility transistors / N. Chaturvedi, U. Zeimer, J. Wurfl, G. Trankle // Semicond. Sci. Technol. − 2006. − V. 21, N 2. − P. 175—179.

2. Abhishek, Motayed Electrical, thermal, and microstructural characteristics of Ti/Al/Ti/Au multilayer Ohmic contacts to n−type GaN / Abhishek Motayed, Ravi Bathe, M. C. Wood, O. S. Diouf, R. D. Vispute, S. N. Mohammad. // J. Appl. Phys. − 2003. − V. 93, N 2. − P. 1087—1094.

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

4. Vasil'ev, A. G. SVCh−pribory i ustroistva na shirokozonnyh poluprovodnikah / A. G. Vasil'ev, Yu. V. Kolkovskii, Yu. A. Koncevoi. − M. : Tehnosfera, 2011. − 416 p.

5. 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. P. 022103 1−3.

6. 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.

7. Kuznecov, G. D. Omicheskie kontakty k GaN / G. D. Kuznecov, V. P. Sushkov, A. R. Kushkov, I. G. Ermoshin, B. A. Bilalov // Izv. vuzov. Materialy elektron. tehniki. − 2009. − N 3. − S. 4—13.

8. Luther, B. P. Investigation of the mechanism for Ohmic contact formation in Al and Ti/Al contacts to n−type GaN / B. P. Luther, S. E. Mohney, T. N. Jackson, M. Asif Khan, Q. Chen, J. W. Yang // Appl. Phys. Lett. − 1997. − V. 70, N 1. − P. 57—59.

9. Yan, Wei. Analysis of the ohmic contacts of Ti/Al/Ni/Au toAlGaN/GaN HEMTs by the multi−step annealing process / Yan Wei,Zhang Renping, Du Yandong, Han Weihua, Yang Fuhua // J. Semicond. − 2012. − V. 33, N 6. − P. 064005 1−6.

10. 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. − Portland(USA), 2010. − P. 149 1−4.

11. Xin, Kong. Role of Ti/Al relative thickness in the formation mechanism of Ti/Al/Ni/Au Ohmic contacts to AlGaN/GaN heterostructures / Xin Kong, Ke Wei, Guoguo Liu, Xinyu Liu // J. Phys. D:Appl. Phys. − 2012. − V. 45. − P. 265101 1−8.

12. Gasser, S. M. Reaction of aluminum−on−titanium bilayer with GaN: Influence of the Al : Ti atomic ratio / S. M. Gasser, E. Kolawa, M.−A. Nicolet // J. Electron. Mater. − 1999. − V. 28. − P. 949—954.

13. Tonkie plenki. Vzaimnaya diffuziya i reakcii / Pod red.Dzh. Pouta, K. Tu, Dzh. Meiera. − M. : Mir, 1982. − 576 s.

14. Dobos, L. Al and Ti/Al contacts on n−GaN / L. Dobos,B. Pecz, L. Toth, Zs. J. Horvath, Z. E. Horvath, E. Horvath, A. Toth, B. Beaumont, Z. Bougrioua // Vacuum. − 2010. − V. 84. − P. 228—230.

15. Klopotov, A. A. Sistema Ti—Al. Simmetriinye aspekty /A. A. Klopotov, M. G. Dement'eva, A. I. Dolidchik, N. O. Solonicina,E. V. Kozlov // Fundamental'nye problemy sovremennogo materialovedeniya. − Tomsk, 2006. − P. 112—120.

16. Liu, Q. Z. A review of the metal−GaN contact technology/ Q. Z. Liu, S. S. Lau // Solid State Electron. − 1998. − V. 42, N 5. −P. 677—691.

17. Feng, Q. The improvement of ohmic contact of Ti/Al/Ni/Auto 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.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Ванюхин К.Д., Захарченко Р.В., Каргин Н.И., Пашков М.В., Сейдман Л.А. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ ДВУХСЛОЙНОЙ КОНТАКТНОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ Ti/Al. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2013;(3):60-65. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2013-3-60-65

For citation: Vanyukhin K.D., Zakharchenko R.V., Kargin N.I., Pashcov M.V., Seidman L.A. RESEARCH OF STRUCTURE AND SURFACE MORPHOLOGY OF TWO–LAYER CONTACT TI/AL METALLIZATION. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2013;(3):60-65. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2013-3-60-65

Просмотров: 334

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)