p型GaAs欧姆接触性能研究
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（北京工业大学光电子技术省部共建教育部重点实验室 ，北京 １００１２４）
摘 要 ：为 了研 究半 导体光 电器 件 ｐ－ＧａＡｓ欧姆接 触 的特 性 ，利 用磁控 溅 射在 ｐ－ＧａＡｓ上 生长 Ｔｉ 厚度在 ｌ０～５０ ｎｍ范围、Ｐｔ厚度在 ３０～６０ ｎｍ 范围的Ｔｉ／Ｐｔ／２００ ｎｍ Ａｕ电极结构。利用传输线 模 型测 量 了具有 不 同的 Ｔｉ、Ｐｔ厚度 的 Ｔｉ／Ｐｔ／２００ ｎｍ Ａｕ电极 结构 接触 电阻率 ，研 究 了退 火 参 数 对 欧姆 接触 性 能的影 响 ，同 时分 析 了过高 温度 导致 电极 金 属从 边 缘 向 内部皱 缩 的机理 。 结果 表 明，Ｔｉ厚度 为 ３０ ｎｍ 左右 时接 触 电 阻率最低 ，接 触 电阻率 随着 Ｐｔ厚度 的增 加 而增加 ；欧 姆接 触 质量 对 退火 温度 更 敏感 ，退 火温度 达 到 ５１０℃ 时 电极 金 属从 边 缘 向内部皱 缩 。采 用 ４０ ｎｍ Ｔｉ／４０ ｎｍ Ｐｔ／２００ ｎｍ Ａｕ作 为半 导体 光 电器件 ｐ－ＧａＡｓ电极 结 构 ，合 金 条件 为 ４２０ ｏＣ，３０ Ｓ可 以 形 成更 好 的欧姆 接触 。 关键 词 ：半 导体器 件 ；欧姆 接触 ；接触 电阻率 ；合 金 中图分 类号 ：ＴＮ３０５．２ 文 献标识 码 ：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５０７８．２０１６．０５．０１３
引 言
技术 之 一 ，欧 姆接 触 质量 直接 影 响 器 件 的性 能 和 可
欧姆 接触 是半 导体 器件设 计 和制造 过程 中关 键 靠性 ］。 良好 的欧 姆 接 触 要 求 接 触 电 阻率 低 ，表
基金项 目：国家 自然科 学基 金项 目（Ｎｏ．１１２０４００９）；北京市 自然科学基金项 目（Ｎｏ．４１４２００５）；北京市教委创新 能力提升计 划项 目（Ｎｏ．ＴＪＳＨＧ２０１３１０００５００１）资助 。
第 ４６卷 第 ５期 ２０１６年 ５月
激 光 与 红 外 Ｌ源自ＳＥＲ ＆ ＩＮＦＲＡＲＥＤ Ｖｏ１．４６．Ｎｏ．５ Ｍ ａｙ，２０１６
文章编 号 ：１００１—５０７８（２０１６）０５－０５７８－ ０５
· 红外材 料及 器件 ·
Ｐ型 ＧａＡｓ欧姆 接 触 性 能研 究
刘梦涵 ，崔 碧峰 ，何 新 ，孔 真真 ，黄欣 竹 ，李 莎
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｐｒｏｐｅ￣ｙ ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｄｅｖｉｃｅ，Ｔｉ／ Ｐｔ／ ２００ ｎｍ Ａｕ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｇｒｏｗｎ ｏｎ ｐ－ＧａＡｓ ｂｙ ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ，ｔｈｅ Ｔｉ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｉｓ １０～５０ ｎｍ ａｎｄ ｔｈｅ Ｐｔ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｉｓ ３０ ～６０ ｎｍ． Ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｏｆ Ｔｉ／ Ｐｔ／ ２００ ｎｍ Ａｕ ｓｔｒ ｕ ｃｔｕｒｅ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｅｓ ｏｆ Ｔｉ ａｎｄ Ｐｔ． Ｔｈｅ ｉｍ ｐａｃｔ ｏｆ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｎ ｏｈｍ ｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅｔａｌ ｓｈｒｉｎｋｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｅｄｇｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ａｔ ｈｉｇｈ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ａｎａ ｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｉｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ Ｔｉ ｉｓ ａｂｏｕｔ ３０ ｎｍ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ Ｐｔ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ． Ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｉｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｔｏ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｔａｌ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｓｈｒ ｉｎｋｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｅｄｇｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ５ １０ ℃ ．４０ ｎｍ Ｔｉ／４０ ｎｍ Ｐｔ／２００ ｎｍ Ａｕ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｓｔｒ ｕ ｃｔｕｒｅ ｃａｎ ｏｂ— ｔａｉｎ ｂｅｔｔｅｒ ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｗｈｅｎ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｄｅｖｉｃｅ ｒｅｍａｉｎｓ ３０ Ｓ ａｔ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ４２０ ℃ ． Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：ｓｅｍ ｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｄｅｖｉｃｅ；Ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ；ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ａｌｌｏｙ
Ｓｔｕｄｙ ０ｎ ｔｈｅ ０ｈｍ ｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ０ｆ Ｐ．ｔｖｐｅ Ｇ ａＡｓ
一
一
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．， 一
ＬＩＵ Ｍｅｎｇ—ｈａｎ，ＣＵＩ Ｂｉ－ｆｅｎｇ，ＨＥ Ｘｉｎ，ＫＯＮＧ Ｚｈｅｎ—ｚｈｅｎ，ＨＵＡＮＧ Ｘｉｎ—ｚｈｕ，ＬＩ Ｓｈａ （Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｏｐｔｏ—Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒ ｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１２４，Ｃｈｉｎａ）
作者简 介 ：刘 梦 涵 （１９９１一），女 ，硕 士 研 究 生 ，主 要 研 究 方 向 是 大 功 率 半 导 体 激 光 器 。Ｅ—ｍａｉｌ：ｍｅｎｇｈａｎｌｉｕ＠ ｅｍａｉｌｓ．ｂｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
通讯作者 ：崔碧峰（１９７２一），女 ，副教授 ，主要从事大 功率半导体激 光器 的研 究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｂｆ＠ｂｊｕｔ．ｅｄｕ．ａｎ 收 稿 日期 ：２０１５－０９－１０
摘 要 ：为 了研 究半 导体光 电器 件 ｐ－ＧａＡｓ欧姆接 触 的特 性 ，利 用磁控 溅 射在 ｐ－ＧａＡｓ上 生长 Ｔｉ 厚度在 ｌ０～５０ ｎｍ范围、Ｐｔ厚度在 ３０～６０ ｎｍ 范围的Ｔｉ／Ｐｔ／２００ ｎｍ Ａｕ电极结构。利用传输线 模 型测 量 了具有 不 同的 Ｔｉ、Ｐｔ厚度 的 Ｔｉ／Ｐｔ／２００ ｎｍ Ａｕ电极 结构 接触 电阻率 ，研 究 了退 火 参 数 对 欧姆 接触 性 能的影 响 ，同 时分 析 了过高 温度 导致 电极 金 属从 边 缘 向 内部皱 缩 的机理 。 结果 表 明，Ｔｉ厚度 为 ３０ ｎｍ 左右 时接 触 电 阻率最低 ，接 触 电阻率 随着 Ｐｔ厚度 的增 加 而增加 ；欧 姆接 触 质量 对 退火 温度 更 敏感 ，退 火温度 达 到 ５１０℃ 时 电极 金 属从 边 缘 向内部皱 缩 。采 用 ４０ ｎｍ Ｔｉ／４０ ｎｍ Ｐｔ／２００ ｎｍ Ａｕ作 为半 导体 光 电器件 ｐ－ＧａＡｓ电极 结 构 ，合 金 条件 为 ４２０ ｏＣ，３０ Ｓ可 以 形 成更 好 的欧姆 接触 。 关键 词 ：半 导体器 件 ；欧姆 接触 ；接触 电阻率 ；合 金 中图分 类号 ：ＴＮ３０５．２ 文 献标识 码 ：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５０７８．２０１６．０５．０１３
引 言
技术 之 一 ，欧 姆接 触 质量 直接 影 响 器 件 的性 能 和 可
欧姆 接触 是半 导体 器件设 计 和制造 过程 中关 键 靠性 ］。 良好 的欧 姆 接 触 要 求 接 触 电 阻率 低 ，表
基金项 目：国家 自然科 学基 金项 目（Ｎｏ．１１２０４００９）；北京市 自然科学基金项 目（Ｎｏ．４１４２００５）；北京市教委创新 能力提升计 划项 目（Ｎｏ．ＴＪＳＨＧ２０１３１０００５００１）资助 。
第 ４６卷 第 ５期 ２０１６年 ５月
激 光 与 红 外 Ｌ源自ＳＥＲ ＆ ＩＮＦＲＡＲＥＤ Ｖｏ１．４６．Ｎｏ．５ Ｍ ａｙ，２０１６
文章编 号 ：１００１—５０７８（２０１６）０５－０５７８－ ０５
· 红外材 料及 器件 ·
Ｐ型 ＧａＡｓ欧姆 接 触 性 能研 究
刘梦涵 ，崔 碧峰 ，何 新 ，孔 真真 ，黄欣 竹 ，李 莎
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｐｒｏｐｅ￣ｙ ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｄｅｖｉｃｅ，Ｔｉ／ Ｐｔ／ ２００ ｎｍ Ａｕ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｇｒｏｗｎ ｏｎ ｐ－ＧａＡｓ ｂｙ ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ，ｔｈｅ Ｔｉ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｉｓ １０～５０ ｎｍ ａｎｄ ｔｈｅ Ｐｔ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｉｓ ３０ ～６０ ｎｍ． Ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｏｆ Ｔｉ／ Ｐｔ／ ２００ ｎｍ Ａｕ ｓｔｒ ｕ ｃｔｕｒｅ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｅｓ ｏｆ Ｔｉ ａｎｄ Ｐｔ． Ｔｈｅ ｉｍ ｐａｃｔ ｏｆ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｎ ｏｈｍ ｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅｔａｌ ｓｈｒｉｎｋｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｅｄｇｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ａｔ ｈｉｇｈ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ａｎａ ｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｉｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ Ｔｉ ｉｓ ａｂｏｕｔ ３０ ｎｍ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ Ｐｔ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ． Ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｉｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｔｏ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｔａｌ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｓｈｒ ｉｎｋｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｅｄｇｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ５ １０ ℃ ．４０ ｎｍ Ｔｉ／４０ ｎｍ Ｐｔ／２００ ｎｍ Ａｕ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｓｔｒ ｕ ｃｔｕｒｅ ｃａｎ ｏｂ— ｔａｉｎ ｂｅｔｔｅｒ ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｗｈｅｎ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｄｅｖｉｃｅ ｒｅｍａｉｎｓ ３０ Ｓ ａｔ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ４２０ ℃ ． Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：ｓｅｍ ｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｄｅｖｉｃｅ；Ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ；ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ａｌｌｏｙ
Ｓｔｕｄｙ ０ｎ ｔｈｅ ０ｈｍ ｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ０ｆ Ｐ．ｔｖｐｅ Ｇ ａＡｓ
一
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ＬＩＵ Ｍｅｎｇ—ｈａｎ，ＣＵＩ Ｂｉ－ｆｅｎｇ，ＨＥ Ｘｉｎ，ＫＯＮＧ Ｚｈｅｎ—ｚｈｅｎ，ＨＵＡＮＧ Ｘｉｎ—ｚｈｕ，ＬＩ Ｓｈａ （Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｏｐｔｏ—Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒ ｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１２４，Ｃｈｉｎａ）
作者简 介 ：刘 梦 涵 （１９９１一），女 ，硕 士 研 究 生 ，主 要 研 究 方 向 是 大 功 率 半 导 体 激 光 器 。Ｅ—ｍａｉｌ：ｍｅｎｇｈａｎｌｉｕ＠ ｅｍａｉｌｓ．ｂｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
通讯作者 ：崔碧峰（１９７２一），女 ，副教授 ，主要从事大 功率半导体激 光器 的研 究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｂｆ＠ｂｊｕｔ．ｅｄｕ．ａｎ 收 稿 日期 ：２０１５－０９－１０