Влияние условий быстрого термического отжига на величину удельного сопротивления омических контактов металлизации Ti/Al/Ni/Au к гетероструктуре GaN/AlGaN

Измерениями по методу длинной линии установлено влияние условий быстрого термического отжига на величину удельного сопротивления омических контактов металлизации Ti/Al/Ni/Au с толщинами слоев 20/120/40/40 нм к гетероструктуре GaN/AlGaN с двумерным электронным газом на сапфировой подложке. Быстрый термический отжиг образцов проводили контактным нагревом со стороны сапфировой подложки в среде азота при температуре в диапазоне от 750 до 1000 °C в течение 30, 60 и 90 с. Установлено, что зависимость удельного контактного сопротивления от температуры содержит два температурных оптимума, при которых удельное контактное сопротивление омического контакта составляет менее 1 10^–4 Ом см². Возникновение первого температурного оптимума обусловлено уменьшением расстояния от фронта диффузии низкоомного слоя интерметаллидов, образующегося при быстром термическом отжиге металлизации Ti/Al/Ni/Au, до области двумерного электронного газа. За пределами первого температурного оптимума наблюдается рост удельного контактного сопротивления до 9 ⋅ 10^–3 Ом⋅см², обусловленный поглощением слоя AlGaN низкоомным слоем интерметаллидов, что приводит к деградации двумерного электронного газа под контактами и ухудшению его проводящих свойств. Второй температурный оптимум обусловлен прохождением фронта диффузии области двумерного электронного газа и установлением бокового контакта между низкоомным слоем интерметаллидов и двумерным электронным газом, что приводит к уменьшению удельного контактного сопротивления. При увеличении времени быстрого термического отжига от 30 до 90 с наблюдается смещение интервала первого температурного оптимума с 800 до 775 °C для нижней границы и с 825 до 800 °C для верхней, а второго температурного оптимума – с 875 до 850 °C для нижней границы и с 950 до 875 °C для верхней, что обусловлено эквивалентным увеличением глубины диффузии компонентов металлизации Ti/Al/Ni/Au. Полученные результаты могут быть использованы в технологии создания изделий на основе GaN с двумерным электронным газом.

1. Zywietz T. K., Neugebauer J., Scheffler M. (1999) The Adsorption of Oxygen at GaN Surfaces. Applied Physics Letters. 74 (12), 1695–1697. DOI: 10.1063/1.123658.

2. Mohammad S. N. (2004) Contact Mechanisms and Design Principles for Alloyed Ohmic Contacts to n-GaN. Journal of Applied Physics. 95 (12), 7940–7953. DOI: 10.1063/1.1712016.

3. Yunik A. D., Solovjov Ja. А., Zhyhulin D. V. (2022) Effect of Rapid Thermal Annealing Temperature on the Electrophysical Properties of the Ohmic Contact of Ti/Al/Ni Metallization to the GaN/AlGaN Heterostructure. Doklady BGUIR. 20 (3), 13–19. DOI: 10.35596/1729-7648-2022-20-3-13-19 (in Russian).

4. Greco Giuseppe, Iucolano Ferdinando, Roccaforte Fabrizio (2016) Ohmic Contacts to Gallium Nitride Materials. Applied Surface Science. 383, 324–345. DOI: 10.1016/j.apsusc.2016.04.016.

5. Borisenko V. E., Hesketh P. J. (1997) Rapid Thermal Processing of Semiconductor. New York, Springer Science. 358.

6. Doering R., Nishi Y. (2008) Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology. New York, CRC Press. 1722.

7. Cunningham R. D., Brander R. W., Knee N. D., Wickenden D. K. (1972) Variation of Photoluminescence with Carrier Concentration in GaN. Journal of Luminescence. 5 (1), 21–31. DOI: 10.1016/0022-2313(72)90032-4.

8. Schroder D. K. (2006) Semiconductor Material and Device Characterization, 3rd ed. USA, Wiley-Interscience Publ. 141–142.