退火温度和退火气氛对NiAu与p-GaN之间欧姆接触性能的影响-物理学报.PDFVIP

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 62, No. 20 (2013) 206801 退火温度和退火气氛对Ni/Au 与p-GaN 之间 欧姆接触性能的影响* † 李晓静 赵德刚 何晓光 吴亮亮 李亮 杨静 乐伶聪 陈平 刘宗顺 江德生 ( 中国科学院半导体所, 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083 ) ( 2013年6月17 日收到; 2013年7月16 日收到修改稿) 研究了不同退火温度和气氛对Ni/Au 与p-GaN 之间欧姆接触性能的影响. 采用圆形传输线模型方法得到不同 退火温度和不同退火气氛下的比接触电阻率. 结果表明, 较适宜的退火温度为500 ◦C 左右, 退火温度太高或太低都 会导致比接触电阻率的增大; 较适宜的退火气氛为适量含氧的氮气气氛, 且氧气含量对比接触电阻率大小的影响并 −4 2 不显著. 经过对退火条件的优化, 得到的比接触电阻率可达765 × 10 Ω·cm . 关键词: p-GaN, 欧姆接触, 圆形传输线模型, 快速热退火 PACS: 68.35.Ja, 61.72.uj, 61.82.Bg, 67.25.bh DOI: 10.7498/aps.62.206801 接触前p-GaN 的表面处理情况、退火条件等. 根 1 引言 据文献报道, 受到Mg 受主较高激活能的限制, p- 6 GaN 掺杂水平很难进一步提高 , 在p-GaN 表面 以GaN 为代表的III 族氮化物因具有一系列优 覆盖一层重掺杂的p-GaN 盖层有利于提高欧姆 越的性质, 而成为近年来化合物半导体研究的热点 接触的性能. 而材料的表面处理可以通过用稀盐 之一. 其禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、导热 酸、王水以及 (NH ) S 溶液等, 获得较好的处理 4 2 性能良好等特点适合于制作高频、大功率电子器 效果7−9 . Ni/Au 是目前欧姆接触研究选用较多的 12 金属之一 10−14 . 在此基础上, 选用合适的退火条 件 ; 利用其宽的直接带隙可以制作蓝、绿光和 34 件可以将欧姆接触的比接触电阻率进一步降低, 所 紫外光的光电子器件 . 但是GaN 基器件的研制 要求金属与半导体之间形成高质量的欧姆接触, 对 以退火条件的选择有其特殊的重要性, 退火条件主 于n-GaN 来说, 其上的电极制备通过Ti/Al 体系可 要包括退火温度和退火气氛. 本文采用圆形传输 获得比接触电阻率在 10−6—10−8 Ω·cm2 范围的欧 线模型(circular transmission line model, CTLM) 方 5 法得到了不同条件下的比接触电阻率, 对Ni/Au 与 姆接触 . 而对于p-GaN 来说, 很难实现低比接触 电阻率的欧姆接触, 一方面由于很难获得高空穴浓 p-GaN 形成欧姆接触所需要的退火温度和退火气 度的p-Ga