Способ изготовления омических контактов к полупроводниковым приборам

Способ изготовления омических контактов к полупроводниковым приборам

Реферат

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОМИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ К ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ ПРИБОРАМ на основе соединений A^IIIB^V, включающий химическую обработку, нагрев подложки, напыление металла и термообработку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества приборов, после химической обработки на подложку дополнительно осаждают слой палладия толщиной 150 - 200 и проводят термообработку при температуре 450 - 500^oС в течение 0,5 - 20 мин.

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники, использующей полупроводниковые соединения типа А^III В^V такие как арсенид галлия, фосфид галлия, фосфид индия и твердые растворы на их основе, касается проблемы формирования оптических контактов к перечисленным материалам и может быть использовано при разработке и изготовлении светодиодов, лазерных диодов, транзисторов, диодов Ганна и других приборов. Известен способ получения омических контактов, заключающийся в осаждении пленок металлов на полупроводник из соответствующих растворов с последующим вжиганием нанесенных пленок. Для арсенида галлия используются пленки металлов, являющиеся нейтральными (Au, Ag, Ni), донорными (Sn), акцепторными (Zn) примесями. К недостаткам данного способа изготовления омических контактов относятся: сложность получения контактов к структурам, имеющим разный тип проводимости, так как при нанесении легирующей примеси на одну из сторон, вторую сторону, имеющую противоположный тип проводимости, необходимо защищать, в связи с чем низкий уровень технологичности; ограниченный выбор легирующей примеси, нестабильность адгезионных свойств многослойных контактов, что приводит к ухудшению параметров контакта и прибора в целом. Наиболее близким к предлагаемому является способ, включающий химическую обработку, нагрев подложки, напыление металла и термообработку. В этом способе напыленные контакты обладают высокой степенью планарности, технологичности. Путем подбора контактного материала и режима формирования можно получить контакты, имеющие переходное сопро- тивление, например, для арсенида галлия (с концентрацией основных носителей 10¹⁸ см^-3 -10¹⁹ n- и р-типа) 10^-4 10^-6 Ом см², а для твердых растворов типа Ga_1-xAl_xAs (с той же концентрацией) 10³ -10^-4 Омсм². К недостаткам указанного способа следует отнести то, что контактный металл напыляется на поверхность, покрытую окисной пленкой, которая образуется после травления при соприкосновении полупроводника с окружающей средой (воздухом). Особенно неустойчивы в обычной атмосфере твердые растворы типа Ga_1-xAl_xAs содержащие алюминий. Наличие окисного слоя на поверхности полупроводника оказывает влияние на величину переходного контактного сопротивления омических контактов. Это является одной из причин довольно высоких значений переходных сопротивлений контактов, полученных к твердым растворам. Вторым существенным недостатком контактов, полученных с помощью напыления металла с последующим вжиганием, является наличие структурных нарушений (глубиной 10-40 мкм) на границе омический контакт-полупроводник (например для контактов на основе серебра), возникающих, как правило, в процессе температурного отжига. Наличие механических напряжений и высоких значений переходных сопротивлений приводят к ухудшению выходных параметров прибора в целом, его КПД и в конечном итоге сокращают долговечность. Целью изобретения является повышение качества приборов. Цель достигается тем, что в способе, включающем химическую обработку, нагрев подложки, напыление металла и термообработку, после химической обработки на подложку дополнительно осаждают слой палладия толщиной 150-200 и проводят термообработку при температуре 450-500^оС в течение 0,5-20 мин. Толщина палладия не должна выходить за указанные пределы 150-200 , так как при меньшей толщине будут нарушения сплошности покрытия, а при большой толщине резко растет глубина нарушенного слоя на границе с полупроводником. Покрытие очищенной травлением поверхности полупроводника пленкой палладия защищает ее от соприкосновения с окружающей атмосферой, а следовательно, предохраняет от окисления, что особенно важно для твердых растворов, содержащих алюминий. Пленки металлов, осажденные в вакууме на нагретые до 180-250^оС пластины, покрытые палладием, имеют хорошие адгезионные свойства. Сопротивления контактов, полученных с применением палладирования, имеют значения в 5-15 раз меньше, чем сопротивления контактов, полученных известным способом. В таблице приведены сравнительные данные для контактов на основе серебра и золота, полученных к арсениду галлия и твердому раствору Ga_1-xAl_xAs. Например, для контакта Cr/Ag, полученного к твердому раствору Ga_1-xAl_xAs. значение _k=10³ 10^-4, а для контакта с подслоем палладия Pd, Cr, Ag _k= 510^-5 110^-5 Ом см². Полупроводниковый лазерный диод, полученный на основе гетероструктуры в системе GaAs-Ga_1-xAl_xAs с контактами, созданными предлагаемым способом, имеет последовательное сопротивление в 1,5 4 раза меньше, чем с контактами, полученными известным способом. Это подтверждают гистограммы распределения сопротивлений диодов, отличающихся материалом омических контактов. Пленка палладия толщиной 150-200 не вносит заметных напряжений в структуру при вжигании в интервале температур 180-500^оС. При использовании этого подслоя под металлические известные контакты степень нарушений определяется материалом напыленного контакта и температурным режимом его формирования. Как правило, все контакты на основе серебра имеют температуру формирования не ниже 500^оС. Глубина нарушенных слоев, создаваемых контактами на основе серебра, на границе с полупроводником составляет 10-30 мкм в зависимости от состава. Применение вожженного подслоя палладия при температуре 500^оС в течение 20 мин с последующим напылением контактного материала на подложку, нагретую до 250^оС, дает возможность получить омические контакты, имеющие электрические параметры на порядок лучше, чем контакты, созданные известным способом, а также значительно снизить степень механических напряжений на границе контакт полупроводник. В таблице представлены примеры параметров контакта Pd, Ag, полученного указанным способом, созданного к полупроводникам р-типа арсениду галлия и твердому раствору Ga_1-XAl_XAs, а также параметры контакта Pd, Ge, Ag, созданного к арсениду галлия n-типа. Из приведенных в таблице результатов видно, что в первом случае механические нарушения на границе доведены до минимума (на уровне точности измерения, порядка 3 мкм), во втором случае глубина нарушенного слоя уменьшилась в 3 раза. Параметры омических контактов, созданных с применением подслоя палладия, существенно превосходят параметры контактов, полученных по известному способу. Полупроводниковые приборы, контакты к которым получены предложенным способом, имеют лучшие выходные параметры, больший КПД и, как следствие, более высокий срок службы.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОМИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ К ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ ПРИБОРАМ на основе соединений A^IIIB^V, включающий химическую обработку, нагрев подложки, напыление металла и термообработку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества приборов, после химической обработки на подложку дополнительно осаждают слой палладия толщиной 150 - 200 и проводят термообработку при температуре 450 - 500^oС в течение 0,5 - 20 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000