第28卷第1期固体电子学研究与进展V01．28，No．12008年3月．，&／／欧姆接触研究康耀辉+林罡李拂晓(上海电子元件研究所，单片集成电路与模块国家级重点实验室，广州，)2006—05-IO收稿，2006—08—10收改稿摘要：应用Au／Ge／Ni系金属在／／上成功制做了良好的合金欧姆接触。采用WN和Ti双扩散抵挡层工艺优化欧姆接触，在样品上获得了最低9．01×10“n·cm2的比接触内阻，对应的欧姆接触内阻·rllm。同时，在模拟后续工艺环境的20oC热处理后，元件的欧姆接触性能无明显变化，表明其为0．029具有一定的湿度稳定性。关键词：磷化铟；欧姆接触；气温稳定性中图分类号：TN305．93文献标示码：A文章编号：1000一3819(2008)01—145一／／IN(，，，，CHN)ract：／／．Bying(RTA)·—．yers。
aQ·．，．01×10—．’—'．words：lnP；；EA(：C：2550主要来自欧姆接触，因而对于高频应用的InP引HEMT来说，优化其欧姆接触工艺，降低寄生内阻以提升性能是相当重要的。欧姆接触的稳定性、附着性在决定元件的最大电压密度、温度和频度方面起／／InP结构的高迁移率晶体管(HEMT)因为其特有的高迁移率、低表面复合速度着重要作用。同时，较大的输出浊度制等，在高速低帧率应用中有很大的优势。随着1II—V约着其高频性能的进一步提升，良好的欧姆接触能族化合物半导体元件的迅速发展，元件的规格不断有效抑制沟道碰撞电离过程中形成的空穴在源端的缩小，就要求相应的比接触内阻Pc也要减少。
众所周积累，减少Kink效应[1]，提升元件的^和厂m。。此知，寄生内阻、电容直接影响着元件的性能，工作频外，常用的／Au金属化体系还存在一些问率越高，这些影响越大。对于HEMT而言，寄生内阻题：在低温下易发生纵向和横向扩散，产生尖峰，造·联系作者：E—mail：@sina．corn．cn万方数据146固体电子学研究与进展28卷成型貌不平整，给后续的深亚微米光刻工艺带来困有两类。第一类采用方形传输线模型(CTLM)[5]，这难；同时，各金属层问的互扩散会造成接触内阻增种方式制做工艺比较简单，只须要一次光刻之后蒸大，欧姆接触特点严重退化，影响到元件可靠性的提发、剥离得到一个圆和与其同心的两个圆环即可，但高。是它须要检测的数据较多，处理也较复杂；第二类采的欧姆接触作为重要的工艺技术，用传输线模型(TLM)[6]，这些方式先进行台面隔国外外已举办了广泛的研究工作。因为和离，之后再制做宽度不等的欧姆接触，检测出相邻欧金属接触的势垒高度比较低，所以经常被拿来制做姆接触间的阻值值，最后通过拟合估算出欧姆接触帽层来获得高质量的欧姆接触。
日本蒙牛诺斯州大内阻。文中采用传输线模型测试欧姆接触内阻，图形学微波纳米实验室和电子计算机技术系报导的Ge／Ag／Ni系低温欧姆接触材料可以得到体温稳定性结构如图1所示。挺好的欧姆接触，其比欧姆接触内阻达到2．62×10-7Q·cm2C2]。国外也有比接触内阻4．309×10-6Q·cm2的报导[3]。可以说，欧姆接触的质量直接影响．1r卜1r．1卜．—．1元件性能指标的实现。上’厶厶厶文中注重从以下几个方面对的Au—图1TLM测试图形结构示意图GeNi／Au欧姆接触制做工艺进行研究：1．WN／．双抵挡层对比接触内阻的优化；2．不同合金室温对比接触内阻的影响；3．不同合金时间对比接触内阻最小二加法拟合估算出欧姆援触内阻的公式如的影响；4．后低温处理过程对比接触内阻的影响。(1，2)所示，其中R．h1和R曲：分别表示欧姆接触之间的薄层内阻和欧姆接触下边的薄层内阻，厶表示传2欧姆接触的制备及检测递厚度。LN使用的InPHEMT材料结构从衬底到表面依次为：InP衬底(争=50mm)、的缓k2∽‘z’厶=警一警ii一百rim的沟道层、3冲层、20nm的空间层、Si平面参杂层(参杂含量3．2×10"cm．2)、3结果及剖析3nm的势垒层、30nm的Si参杂帽层(参杂含量1．0×10”cm-3)。
用于欧姆接触测试的TLM图首先研究了WN／Ti双抵挡层对比接触内阻率形制备工艺如下：光刻隔离层、台面隔离、去胶清洗、的影响。分别制做了有无抵挡层的接触样品进行测光刻欧姆接触层、表面处理、金属化、剥离清洗、合金试，得到的实验数据经过线性拟合后得到的结果如及测试。欧姆接触的TLM图形制备完毕后，通过快图2所示。其实，采用WN／Ti双抵挡层除了可以有速固溶工艺(RTA)产生合金。合金后使用4200半导体特点测试仪检测TI。M图形问的f—y特一g?性，此后通过最小二加法拟合估算出相应条件下的a欧姆接触内阻和接触内阻。乞又欧姆接触金属化工艺中的Au覆盖层可以改善釜的薄层接触内阻率，以便对合金接触内阻龟+磊2的检测，增加检测时测试探针的敏感度，同时可以提菩高图形的质量。合金时覆盖层的Au元素向的扩散将使Ga元素过度扩散，进而接触界面形成Ge元素未能完全填充的空位，降低了接触参杂，导／’C致欧姆接触变大‘引。因而非常使用WN和Ti的双扩图2无抵挡层与WN／Ti双扩散抵挡层的比接触内阻率散抵挡层，制止覆盖层的Au元素向的扩与固溶体温的关系—散，有利于良好接触的产生。
Fig．目前，比较常用的检测欧姆接触内阻的模型共万方数据1期康耀辉等：／／欧姆接触研究147效地增加比接触内阻的值，并且减少了比接触内阻充分，不利于良好欧姆接触的产生；合金时间太长时随合金室温的变化幅度，增强了比接触内阻的气温欧姆接触有些许退化，这可能与元素的过度扩散有s一致性，这对于工艺的控制是比较有利的。关。同时在图4中还可以见到，在290。C进行30其次，采用不同的RTA气温对样品进行合金实RTA后欧姆接触的比接触内阻低达9．01×10-8验，以确定合金室温的工艺窗口欧姆接触，得到的测试结果如Q·cm2，相应的欧姆接触内阻为0．029Q·mm，显图3所示。可以看见，280℃时60s和50s合金的欧示了特别好的欧姆接触性能。Q·姆接触比接触内阻分别可以达到2．45×10_7最后对欧姆接触的可靠性进行了简单的初步评am2和2．22×10-7Q·cm2。试验数据显示，合金室温估。一般情况下，欧姆接触的退化的机理有以下几大概在260‘C一--300℃之间时比较有利于产生良好的种：(1)低温下Au、Ga的互扩散致使合金区域碳化物欧姆接触，同时工艺一致性也比较好，而在高温和高变大，产生非标准配比的高缺陷密度层，这一层是高温合金时欧姆接触疗效均不佳。
阻的，相当于在Au导电层和AuGe层之间插入了一层势垒层[71；(2)Au和Ni向半导体内部扩散，增加了表层的参杂含量[8棚；(3)源电极金属的电迁移；(4)合金工艺时界面不平整，形成横向的尖峰欧姆接触，非常在大电压工作时导致电压集中于阻值较小的点，推动这种区域的界面反应和相变，最终造成元件焚毁。考虑到生长介质等的后续工艺可能会对欧姆接触的可靠性导致一定的影响，所以对制做的欧姆接触在．go．a乞一×吾I^爱Ts2芑再备ou20后续介质生长工艺环境中(250。Cmin)进行了热280处理，处理后的测试结果如图5所示。可以看见，经／。C过模拟后续工艺的热处理的影响，元件的欧姆接触图3不同的RTA气温与比接触内阻的关系性能无明显变化，表明欧姆接触具有一定的湿度稳Fig．—定性。eal一g同时，在280℃和290。C条件下，采用不同的?aRTA时间对样品进行合金实验，以确定合金时间的苦艾工艺窗口。
实验结果如图4所示。从图中可以看出，≥：三合金时间在大于30s时对欧姆接触有决定性的影量罄响，而在小于30s之后的一定范围内，其对欧姆接触_盖的影响就不是很大了。试验数据显示，在合金时间为8U30--．80s时所得到的欧姆接触比接触内阻较小且一致性比较好，利于工艺控制。合金时间太紧时合金不／s图5250C，20min热处理对比接触内阻的影响。C，．5B推论成功地开发了应用于低噪音的基tul3．a，o—X荟一^l苗Is2芑暑口oU于Au／Ge／Ni／Au系金属的欧姆接触工艺条件。使用此工艺获得的欧姆接触在模拟后续工艺环境的／。C热处理中，元件的欧姆接触性能无明显图4不同的RTA时间与比接触内阻的关系变化，具有一定的湿度稳定性。得到的比接触内阻最ofe(280。Fig．4p,。CRTA)低为9，01×i0-8Q·am2，相关的欧姆接触内阻为万方数据148固体电子学研究与进展28卷0．-—Q·mill。
使用这个工艺条件的欧姆接触工艺m的低噪音InP早已成功的应用于卡=，1982，25(2)：91—94．的制做中。TPN．-[7]KuanS，，参考文献Au／Ni／Au--2—6957．GaAsD]．，1983。54：6fre—[1]．，，—[83H．-c—[J]．[c]．，1979。ED-26(7)：1008—1014．Dig，2002：167—168．[9]JF．／Cr／Au—ZhaoW，[2]S，．／Ag／／Ni／FET[J]．／／，1985，25：41I-424．[J]．tters，2006，27(1)：4—6．[3]杨梦丽，张红欣，于信明．金．锗系统欧姆接触制备研康耀辉()男，1980年生，究[J]．半导体情报，2001，38(4)：32—34．2002年结业于南京交通学院电子科学与W．[M]．[技术系，获学士学位，现为上海电子元件USA：，1990：220—224．研究所单片集成电路与模块国家级重点-[53K．器实验室研究生。
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