PDF《！＂异质结 %'&！（ 肖特基表面处理 及退火研究 ！》

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!( 肖特基表面处理 及退火研究! 王冲冯倩郝跃万辉(西安电子科技大学微电子研究所, 西安 ! ##! ) (宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室, 西安 ! ##! ) ($##% 年$月 ! 日收到;

$##% 年$月$&

日收到修改稿) 采用 '

$ 等离子体及 () 溶液对 异质结材料进行表面处理后, .

0/*1 肖特基接触特性比未处理有了 明显改善, 反向泄漏电流减小

2 个数量级3 对制备的肖特基接触进行 $##―%##4

5607 的.$ 气氛退火, 发现退火冷 却后肖特基反向泄漏电流随退火温度增大进一步减小3.$ 气中 %##4退火后肖特基二极管 !8 特性曲线在不同频 率下一致性变好, 这表明退火中 .0 向材料表面扩散减小了表面陷阱密度;

!8 特性曲线随退火温度增大向右移动, 从二维电子气耗尽电压绝对值减小反映了肖特基势垒的提高3 关键词:肖特基接触,表面处理,退火 )!**:!29#.,!2%#:,!22# !重大科技预研项目 (批准号:

9 2# , 国家重点基础研究发展计划 (;

!2 计划) (批准号: $##$ 实验采用 @'

$! ,-#>

!2.) 3(-++ 效应测量显示, 室温下蓝宝石衬底上 生长的材料电子迁移率 ! 和$C?, 浓度分别为 #$&

F6$ /BJ 和 >

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2 F6G $ >

肖特基 !8 测试结构内外环直径分别为 $# !

6 和$## !

63 欧姆接触采用电子束蒸发A0/*+/.0/*1 (2#76/ &

#76/9#76/%#76) &

2#4 .$ 中退火 2#J, 肖特 基接触采用电子束蒸发 .0/*1 (2#76/$##76) , 样品表 面未采用介质钝化3采用感应耦合等离子体 (K7=( 异质结材料的表面状况对肖特基接 触的性能有非常大的影响!表面形成的自然氧化层、 ? 的玷污使金属和半导体不能形成紧密接触, 造成 肖特基理想因子变大, 势垒高度降低, 泄漏电流增 大[@] !*-7=(>

7=( 异质结材料不可避免会暴露于空 气中, 为了确认表面氧化层的存在, 我们首先对 *-7=(>

7=( 异质结材料进行了 5$6 图谱测量, 采用 *- 靶做主激发源,

5 射线能量为 2A9'

.B! 从图

2 可 以看出被

5 射线激发出的各元素不同壳层的光电 子能谱, 除了 *-, 7=, ( 的峰比较明显外, 还有 ? 峰和C峰比较明显! 对样品进行 *D 离子轰击表面 &

E,/, 大约剥离了表面一个原子层后再次进行 5$6 图谱测量发现, ? 峰消失而 C 峰依然存在, 这说明 ? 元素主要由表面有机污染所致, 而C原子已经和 *-, 7= 形成了化学键!材料生长中可能存在 C 污染, 但C杂质的密度不可能达到和 *-, 7=, ( 同样的数 量级, 否则材料也不会有很好的光学和电学特性, 所以C原子的主要来源是空气中的氧化! 在工艺中不 可避免地存在一些污染, 如材料清洗效果不理想, 显 影后未完全去除的光刻胶薄层或引入的杂质等, 这 些都会对肖特基特性产生影响! 图)为采用 6;

8 观 测到的光刻显影完后将要淀积肖特基金属区域, 可 以看出表面部分区域有玷污或残留物, 未处理干净 的物质会使肖特基特性恶化! 由于 *-7=(>

7=( 异质结界面势垒的存在, 这使 得肖特基二极管等效结构很复杂, 不像体材料那样 仅有金%半接触界面势垒;

而且 *-7=( 中的掺杂会产 生隧道效应, 所以在 *-7=(>

7=( 异质结上制备的肖 特基接触势垒高度和理想因子很难采用 !% 或#% 测量而准确计算得出! 肖特基反向泄漏电流决定了 图2未经处理 *-7=(>