杂谈

金属接触材料的选择
应当指出的是接触电阻率随着金属功函数的增加而降低, 这表明肖特基 应当指出的是接触电阻率随着金属功函数的增加而降低, 这表明肖特基 势垒在p-GaN/金属界面未产生钉扎。 势垒在 /金属界面未产生钉扎。
使用最广的p型电极是 组合, 使用最广的 型电极是Ni/Au组合 , 且氧化的 型电极是 组合 且氧化的Ni/Au接触 接触 表示出更低的比接触电阻率
n-GaAs/n-GaN上制备欧姆接触的金属化系统 GaAs/n-GaN上制备欧姆接触的金属化系统
欧姆接触的金属化系统 n-GaAs
（1）Ni/AuGe金属化系统 金属化系统 （2）Ge/Pd金属化系统 金属化系统 （3）Si/ Pd金属化系统 金属化系统 耐高温金属化系统（ 、 、 ） （4）耐高温金属化系统（W、Ti、Mo） In基金属化系统 （5）In基金属化系统
p-GaN上制备欧姆接触的金属化系统 GaN上制备欧姆接触的金属化系统
欧姆接触的金属化系统 p-GaN
（较难制作 低阻的欧姆 接触） 接触） (1) (2) (3) (4)
常用材料
Au、Ti系列欧姆接触（GaN掺杂 ）ITO已经 型GaN制备透 、 系列欧姆接触 系列欧姆接触（ 掺杂Mg） 已经p型 掺杂 已经 制备透 Pt系列欧姆接触（Ti、Pt、Au） 系列欧姆接触 系列欧姆接触（ 、 、 ） 明电极的首选方案。 明电极的首选方案。应 Ni/ITO电极 电极 用最广泛的形式是 ZnO电极 电极(AZO、IZO、GZO) Ni/ITO。 电极 、 、 。
扩散阻挡层 Diffusion barrier
欧姆接触金属容易氧化，故在表面镀一层金， 欧姆接触金属容易氧化，故在表面镀一层金，为了防止金和接 触金属扩散，在金属表面加一层阻挡层，即为扩散阻挡层。 触金属扩散，在金属表面加一层阻挡层，即为扩散阻挡层。 常用的 阻挡层材料可分为下面三类: 阻挡层材料可分为下面三类: 稳定的或惰性的扩散阻挡层 反应型或牺牲型扩散阻挡层 填充型扩散阻挡层
微影技术 微影技术
微影(lithography)，是将光源透过有图案的光罩(mask)，将光罩上的图 ，是将光源透过有图案的光罩 微影 ， 案完整地传送到芯片表面所涂抹的感光材料（光阻photo resist）上，再进 案完整地传送到芯片表面所涂抹的感光材料（光阻 ） 行去除或保留光阻的步骤，以完成图案转移。 行去除或保留光阻的步骤，以完成图案转移。 1.光阻主要由树脂(resin)，感光剂 光阻主要由树脂 光阻主要由树脂 ，感光剂(sensitizer)，溶剂 ，溶剂(solvant)三种成分 三种成分 混合而成。 混合而成。 2.光阻分为正光阻及负光阻两种 光阻分为正光阻及负光阻两种 (a)正光阻：光阻本身难溶于显影液，曝光后解离成 正光阻： 正光阻 光阻本身难溶于显影液， 小分子，形成容易溶于显影液的结构。 小分子，形成容易溶于显影液的结构。 (b)负光阻：曝光后形成不容易溶于显影液的结构。 负光阻： 负光阻 曝光后形成不容易溶于显影液的结构。
金属/半导体接触（ 金属 半导体接触（MS contact） 半导体接触 ）
1. 金属和 型半导体的接触 金属和p型半导体的接触 1）若WS ﹤ WM，金属和 型半导体的接触能带图 ） 金属和p型半导体的接触能带图
2) 若WS ﹥ WM，金属和 型半导体的接触能带图 金属和p型半导体的接触能带图
金属/ 金属/半导来自百度文库接触
存在的问题：材料和金属界面接触处存在较大的电压降 ，器件的 存在的问题：
电学性能和稳定性变差。 电学性能和稳定性变差。 相比而言，n型GaN欧姆接触容易制作，而p型GaN材料由于空穴浓度 相比而言， 型 欧姆接触容易制作， 欧姆接触容易制作 型 材料由于空穴浓度 功函数高等原因较难制作低阻的欧姆接触。 低、功函数高等原因较难制作低阻的欧姆接触。 要获得低阻欧姆接触,必须有低的接触势垒高度,高的掺杂浓度或两 要获得低阻欧姆接触,必须有低的接触势垒高度,高的掺杂浓度或 低的接触势垒高度 者兼有之 者兼有之。
对于n型半导体，应该选择功函数小的金属，即满足Wm ﹤ Ws， 对于 型半导体，应该选择功函数小的金属，即满足 型半导体 ， 使金属与半导体之间形成n型反阻挡层 满足此条件的金属材料有Ti、 型反阻挡层。 使金属与半导体之间形成 型反阻挡层。满足此条件的金属材料有 、 In。 n-GaN实现欧姆接触的首选方案是选择使用功函数小的金属， 实现欧姆接触的首选方案是选择使用功函数小的金属， 。 实现欧姆接触的首选方案是选择使用功函数小的金属 其中Al( 是最常用的两种金属。 其中 -4.28eV)和Ti( -4.33eV)是最常用的两种金属。 和 是最常用的两种金属 对于p型半导体，应该选择功函数大的金属，即满足 对于 型半导体，应该选择功函数大的金属，即满足Wm ﹥ Ws， 型半导体 ， 使金属与半导体之间形成p型反阻挡层 型反阻挡层。 使金属与半导体之间形成 型反阻挡层。
常用材料
低共熔点的Ni/AuGe合 低共熔点的 合 金是在n型 金是在 型GaAs上制备 上制备 欧姆接触时最常选用的 材料。 材料。
n-GaN
系列欧姆接触（ (1) Al、Ti系列欧姆接触（Au , Pt、Ni） Ti与GaN反应有利于形 、 系列欧姆接触 、 ） 与 反应有利于形 非合金欧姆接触（ 成欧姆接触，同时Ti与 (2) 非合金欧姆接触（InN、InGaN和 、 和 成欧姆接触，同时 与 InA1N窄带隙材料） 窄带隙材料） Al反应可能导致 3Ti形 反应可能导致Al 形 窄带隙材料 反应可能导致 成，这一层合金不易氧 化且熔点有利于提高整 个接触的热稳定性和可 靠性。 靠性。
ITO （Indium Tin Oxides） ） ITO 是一种 型氧化物半导体 氧化铟锡，ITO薄膜即铟锡氧化 是一种N型氧化物半导体 氧化铟锡， 薄膜即铟锡氧化 型氧化物半导体-氧化铟锡 物半导体透明导电膜，作为纳米铟锡金属氧化物， 物半导体透明导电膜，作为纳米铟锡金属氧化物，具有很好的导电性 和透明性，可以切断对人体有害的电子辐射，紫外线及远红外线。 和透明性，可以切断对人体有害的电子辐射，紫外线及远红外线。
ICP刻蚀过程 刻蚀过程
电浆(Plasma)是由部分解离的气体及等量的带正、负电荷粒子所组成，其中 是由部分解离的气体及等量的带正、 电浆 是由部分解离的气体及等量的带正 负电荷粒子所组成， 所含的气体具有高度的活性，它是利用外加电场的驱动而形成，并且会产生辉 所含的气体具有高度的活性，它是利用外加电场的驱动而形成，并且会产生辉 光放电（ 光放电（Glow Discharge）现象。 ）现象。 ICP刻蚀过程中存在十分复杂的化学过程和物理过程。其中化学过程主要包 刻蚀过程中存在十分复杂的化学过程和物理过程。 化学过程主要包 刻蚀过程中存在十分复杂的化学过程和物理过程 其中化学过程 括两部分：其一是刻蚀气体通过电感耦合的方式辉光放电，产生活性游离基、 括两部分：其一是刻蚀气体通过电感耦合的方式辉光放电，产生活性游离基、 亚稳态粒子、原子等以及它们之间的化学相互作用； 亚稳态粒子、原子等以及它们之间的化学相互作用；其二是这些活性粒子与基 片固体表面的相互作用。 片固体表面的相互作用。 物理过程对化学反应具有明显的辅助作用 它可以起到打断化学键、 对化学反应具有明显的辅助作用， 物理过程对化学反应具有明显的辅助作用，它可以起到打断化学键、引起晶 格损伤、增加附着性、加速反应物的脱附、 格损伤、增加附着性、加速反应物的脱附、促进基片表面的化学反应及去除基 片表面的非挥发性残留物等重要作用。 片表面的非挥发性残留物等重要作用。 电浆蚀刻的完成包含了以下几种过程： 电浆蚀刻的完成包含了以下几种过程： 电浆蚀刻的完成包含了以下几种过程 1）化学反应，属等向性； ）化学反应，属等向性； 2) 离子辅助蚀刻，具方向性； 离子辅助蚀刻，具方向性； 3) 保护层的形成，可避免侧壁遭受蚀刻； 保护层的形成，可避免侧壁遭受蚀刻； 4）生成物残留物的排除。 ）生成物残留物的排除。
2）若WS ﹥ WM，金属和 型半导体的接触能带图 ） 金属和n型半导体的接触能带图 电子将从金属流向半导体，在半导体表面形成负 电子将从金属流向半导体， 空间电荷区。其中电场方向由表面指向体内， 的空间电荷区。其中电场方向由表面指向体内， 能带向下弯曲。 能带向下弯曲。 这里电子浓度比体内大的多，因而是一个高电导 这里电子浓度比体内大的多， 的区域，称为反阻挡层 反阻挡层。 的区域，称为反阻挡层。反阻挡层是很薄的高电 导层， 导层，它对金属和半导体接触电阻的影响是很小 的。
Work Function
单位:eV 一些金属的功函数 单位:eV
金属 Ag Be Co Ga K Mo Pb Sb Sr Tl 功函数 4.26 4.98 5 4.2 2.3 4.6 4.25 4.55 2.59 3.84 金属 Al Bi Cr Gd La Na Pt Sc Ta U 功函数 4.28 4.22 4.5 3.1 3.5 2.75 5.65 3.5 4.25 3.63 金属 As C Cs Hf Li Nb Rb Se Tb V 功函数 3.75 5 2.14 3.9 2.9 4.3 2.16 5.9 3 4.3 金属 Au Ca Cu Hg Lu Nd Re Si Te W 功函数 5.1 2.87 4.65 4.49 3.3 3.2 4.96 4.85 4.95 4.55 金属 B Cd Eu In Mg Ni Rh Sm Th Y 功函数 4.45 4.22 2.5 4.12 3.66 5.15 4.98 2.7 3.4 3.1 金属 Ba Ce Fe Ir Mn Os Ru Sn Ti Zn 功函数 2.7 2.9 4.5 5.27 4.1 4.83 4.71 4.42 4.33 4.33
金属/半导体接触（ 金属 半导体接触（MS contact） 半导体接触 ）
1. 金属和 型半导体的接触 金属和n型半导体的接触 1）若WS ﹤ WM，金属和 型半导体的接触能带图 ） 金属和n型半导体的接触能带图 在半导体表面形成一个正的空间电荷区，其中电 在半导体表面形成一个正的空间电荷区， 场方向由体内指向表面， 场方向由体内指向表面，使半导体表面的能量高 于体内，能带向上弯曲，形成表面势垒。 于体内，能带向上弯曲，形成表面势垒。 在势垒区中，空间电荷主要由电离施主形成，电 在势垒区中，空间电荷主要由电离施主形成， 子浓度要比体内小的多， 子浓度要比体内小的多，因此它是一个高阻的区 称为阻挡层 阻挡层。 域，称为阻挡层。
LED知识
報告大綱
磊晶结构（Epitaxy structure） 磊晶结构（ 磊晶结构 ） 金属 半导体接触（ M/S contact ） 金属/半导体接触 金属 半导体接触（ n-Type Ohmic Contact/P-Type Ohmic Contact Etching
金属和半导体接触
欧姆接触(Ohmic Contact)指金属与半导体的接触，而其接触面的电阻值远 欧姆接触 )指金属与半导体的接触， 小于半导体本身的电阻，使得组件操作时， 小于半导体本身的电阻，使得组件操作时，大部分的电压降在活动区 (Active region)而不在接触面。 )而不在接触面。 功函数( 功函数(Work Function)又称功函、逸出功，在固体物理中被定义成：把一 )又称功函、逸出功，在固体物理中被定义成： 个电子从固体内部刚刚移到此物体表面所需的最少的能量。 个电子从固体内部刚刚移到此物体表面所需的最少的能量。 M/S接触(Contact)为金属和半导体接触形成的基本结构，通常形成肖特基势 接触( 为金属和半导体接触形成的基本结构， 接触 为金属和半导体接触形成的基本结构 通常形成肖特基势 肖特基接触的主要特征。 垒(Shottky Barrier)，其中肖特基势垒是 ，其中肖特基势垒是M/S肖特基接触的主要特征。在特定 肖特基接触的主要特征 条件下M/S接触可形成欧姆 接触可形成欧姆(Ohmic)接触。 接触。 条件下 接触可形成欧姆 接触 如果多数载流子通过M/S接触时，能够不受肖特基势垒的阻挡，从一种材料 接触时，能够不受肖特基势垒的阻挡， 如果多数载流子通过 接触时 运输到另一种材料，则该接触为欧姆接触 欧姆接触。 运输到另一种材料，则该接触为欧姆接触。 理论上，通过两种途径可得到欧姆接触： 理论上，通过两种途径可得到欧姆接触： 1）半导体掺杂浓度很高使得隧穿几率很大。 ）半导体掺杂浓度很高使得隧穿几率很大。 2） 选择合适功函数的半导体和金属，使得电流流经M/S接触时不存在势垒 ） 选择合适功函数的半导体和金属，使得电流流经 接触时不存在势垒
微影制程步骤图示
@CZHiTech
当显影检查完成时，光罩的影像被转移在光阻层上， 当显影检查完成时，光罩的影像被转移在光阻层上，此时晶 圆准备进入蚀刻步骤， 圆准备进入蚀刻步骤，此步骤中影像才是被永远的转移在晶圆 的表面层。蚀刻（ 的表面层。蚀刻（etch)是将晶圆表面的上层材料由光阻图案的 是将晶圆表面的上层材料由光阻图案的 开孔处移除的制程。 开孔处移除的制程。 蚀刻可以进行表面粗话，增加表面出光面积，减少全反射， 蚀刻可以进行表面粗话，增加表面出光面积，减少全反射， 提高光取出效率。 提高光取出效率。