Способ получения омических контактов к арсениду галлия
Назначение: микроэлектроника. Сущность изобретения: процесс включения слоя эвтектики золото-германий, никеля и золота ведут одновременно с осаждением на поверхность заранее созданной на арсениде галлия металлизации диэлектрической пленки, инертной по отношению к подложке и применяемым металлам в условиях вплавления. Структуру нагревают до 363-400°С, выдерживают до образования пленки диэлектрика толщиной не менее 40 нм, затем температуру повышают до 410-420°С и де; л лают выдержку в.течение 3-10 мин. 2 ил., 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)ю. Н 01 1 21/283
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ИИ6ар
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ м р,"
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4927605/21 (22) 15.04,91 (46) 23,05.93. Бюл. ¹ 19 (71) Ленинградский государственный техни. ческий университет (72) С.Е.Александров, В.А.Крякин, В.В.Волков, В.П.Иванова и А.Д.Смирнов (56) А,Plotrovska, А.Guivarch, G.Pelous.
Solid state Electron, 1983, ч. 26, р. 179. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОМИЧЕСКИХ
КОНТАКТОВ К АРСЕНИДУ ГАЛЛИЯ
Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов и интегральных схем и может быть использовано для формирования омических контактов к арсениду галлия, необходимых для нормальной работы различных полупроводниковых приборов.
На фиг. 1 приведен график, показывающий типичный профиль распределения высоты неровностей поверхности контактной площадки от расстояния вдоль контакта (шипообразные неровности высотой 0,150,2 мкм наблюдались ао всех случаях); на фиг. 2 — типичный профиль распределения высоты неровностей поверхности контактной площадки, сформированной по предлагаемой технологии.
Целью изобретения является уменьшение разброса величины удельного контактного сопротивления омических контактов и повышение качества поверхности контактных площадок, заключающееся в получении зеркально гладкой поверхности, что позволяет повысить выход годных приборов и
„„5Q „„1817159 А1 (57) Назначение: микроэлектроника. Сущность изобретения: процесс включения слоя эвтектики золота-германий, никеля и золота ведут одновременно с осаждением на поверхность заранее созданной на арсениде галлия металлизации диэлектрической пленки, инертной по отношению к подложке и применяемым металлам в условиях вплавления, Структуру нагревают до 363 — 400 С, выдерживают до образования пленки диэлектрика толщиной не менее 40 нм, затем температуру повышают до 410 — 420 С и де. лают выдержку в течение 3-10мин.2ил.,1табл.
/ применять заявляемый способ при изготовлении субмикронных приборов.
Проведение экспериментальных исследований позволило определить границы технологических параметров процесса вплавления при которых наблюдается положительный эффект.
В таблице представлены результаты опытов, в которых изменяли температуру процесса Т1 на первой стадии, в течение которой пленка доращивалась до минимально допустимой для перехода на вторую стадию толщины hi, температуру Tz, при которой в течение времени z2 осуществлялся процесс вплавления на второй стадии. Во всех этих опытах после вплавления на второй стадии структура охлаждалась до комнатной температуры.
Как видно из таблицы, при варьировании значениями температуры Т1 положительный эффект наблюдается в случае, если
Т1 находится в интервале 363 400 С (опыты
1 — 3). Если Т1 выше 400 С (опыт 3) происхо. дит перевплавление контакта. Под перевплавлением понимается случай, когда
1817159 вследствие большой температуры или длительности ее воздействия происходит увеличение взаимной растворимости ОаАз и расплава металлизации, что изменяет состав расплава, подлежащего затвердению, и при его кристаллизации образуются контакты с удельным сопротивлением в 10 — 100 раз выше, что недопустимо, так как влечет ухудшение характеристик прибора.
Значение нижней границы 363 С обусловлено отсутствием образования при более низких температурах жидкой фазы и соответственно невозможности процесса вплавления.
В опытах 3, 4, 5 определялась йижняя граница значений толщины пленки, при которой еще наблюдается положительный эффект. Как следует из приведенных данных положительный эффект исчезает при hi меньше 40 нм. Вероятно при меньших толщинах диэлектрическая пленка не является сплошной, а имеет островковый характер, как в большинстве случаев при таких толщинах и поэтому расплав поступает через микропоры в пленке, что при кристаллизации проявляется в шероховатой поверхности площадки омического контакта. Верхняя граница величины толщины диэлектрической пленки не задается, так как при возрастании толщины пленки вероятность появления пор уменьшается, что заведомо гарантирует полоЖительный эффект.
Результаты опытов .6 - 9 позволяют. определить нижнюю и верхнюю границы температуры Tz на второй стадии, при которых еще наблюдается положительный эффект.
При Tz < 410 С (опыт 7) вплавления не происходит, сопротивление омического контакта увеличилось на 3 порядка, а при Tz <
420 С (опыт 9) наблюдается перевплавление контактов, Важным параметром определяющим свойства омических контактов является время вплавления tz на второй стадии. Результаты опытов 1, 5, 8, 10, 11, 12 свидетельствуют о том, что при r z < 3 мин вплавление омических контактов не успевает протекать до конца, а при tz > 10 мин формируемые омические контакты перевплавляются.
Таким образом положительный эффект, заключающийся в зеркальности поверхности омического контакта, малом разбросе величин удельного контактного сопротивления достигается в случае, если Т> находится в пределах 363 — 400"С, толщина пленки диэлектрика, при которой возможен переход на вторую стадию не менее 40 нм, Т2 составляет 410 420 С и время выдержки структуры при Tz должно быть в интервале значений 3 — 10 мин.
Предложенный способ получения омических контактов к арсениду галлия был опробован в Ленинградском государственном техническом университете на кафедре "Общая и полупроводниковая металлургия", Далее приводятся результаты. этих испытаний.
Для изготовления омических контактов на подложках иэ арсенида галлия(САГ-26К) предварительно создавалась металлизация, включающая следующие слои:
1. Золото-германиевая
"5 эвтектика толщиной 0,07 мкм
2. Никель толщиной 0,03 мкм
3. Золото толщиной 0,15 мкм
После подготовки исходной структуры проводился процесс вплавления, включаю20 щий в себя выполнение следующей последовательности технологических операций:
1. Структура помещается в реакционную каме ру установки для осаждения диэлектрических пленок. После чего реакционная
25 камера (реактор) герметизируется и либо вакуумируется и продувается инертным газом в течение 30-40 мин с расходом 0,2 л/мин при непрерывной откачке газов из реактора, либо продувается инертным газом без откачива30 ния с расходом 1-1,5л/мин.
2. Осуществляется нагрев структуры до температуры, при которой начинается рост диэлектрической пленки, после этого в реактор подаются реагенты, обеспечиваю35 щие, выращивание на поверхности структуры диэлектрической пленки, С этого момента начинается рост пленки, Одновре менно продолжают нагрев структуры до температуры не выше 400 С. В том случае, 40 если температура достигла 400 С, а пленка диэлектрика еще не достигла толщины 40 нм, дальнейший нагрев структуры прекращают и делают выдержку до образования пленки толщиной более 40 нм.
45 3. После формирования диэлектрической пленки толщиной 40 нм производят нагрев структуры до 410-420 С и делают выдержку в течение 3 — 10 мин.
4. По истечении заданного времени от-.
50 ключают подачу реагентов в реактор, вы- ключают нагревательные устройства и осуществляют продувку реактора инертным газом с расходом 0,5 л/мин в течение 30-40 мин с одновременным охлаждением струк55 туры до комнатной температуры, после чего реактор разгерметизируют и из него извлекают подложку.
Пример 1. Процесс вплавления осуществлялся одновременно с осаждением на структуру диэлектрической рленки нитрида.
6аС!зМНз — GaN+ 3HCl
Ьлияние пара)етров процесса на характеристики онических контактов
Оторая стадия
Принеиание
Опыт
П рвал стадия
Характистики оиических контактов о
Т,, С
РавОрос ))аксииальсопротив- ная высота ления по нилов, пластине,4 нки
Рааброс сопротив ления от партии к партйи,, 10
363
410
415 8
0,02
415
0,02
10
0,15
Контакт перевплввлен
4)5
4)5
405
О, 15
0,02
0,02
395 35
395 40
395 50
395 50
Контакт не вплавлен
420 6
8 395 50
9 395 50
0 02
425
Контакт перевплавлен
10 395
415
Контакт нв вплавлен
4 0,02
4)5
11 395 50
10
12 395
4)5
Контакт перевплавлен
Про Одностадийное то- осаждения плен тип Т = 410вс вппавление Оев
45» 15» 0,2 ки
3 нии галлия, образующейся в результате протекания реакции пиролиза моноаммиаката хлорида галлия при пониженном давлении (300 Па) в реакторе проточного типа
Условия процесса были следующими.
При температуре 390 С (Т1) было закончено выращивание пленки нитрида галлия толщиной 50 нм, после чего структуру нагрели и выдержали в течение 6 минут при 415 С (Тг), а затем охладили до комнатной температуры, Разброс величины сопротивления омических контактов по пластине составил 4 (изменения проведены в 40 точках),величийа максимальной высоты неровностей поверхности омического контакта составила
0,02 мкм, Пример 2, Процесс вплавления осуществляли одновременно с осаждением на поверхность структуры диэлектрической пленки нитрида германия, образующейся в результате протекания реакции аммонолиза тетрахлорида германия при нормальном давлении в реакторе проточного типа
36еСИ+ 4ИНз - GeaN4+ 12НС!
Условия процесса были следующие.
При температуре 400 С (Т ) было закончено выращивание диэлектрической пленки толщиной 70 нм, после этого структуру нагрели и выдержки при 420 С (Т2) в течение 5 мин, а затем охладили до комнатной температуры.
Разброс величины сопротивления омических контактов по пластике составил 5
5 (измерения проведены в 40 точках), величина максимальной высоты неровностей поверхности омического контакта составила
0,02 мкм.
Таким образом использование предла10 гаемого способа вплавления омических контактов позволяет добиться уменьшения разброса величины удельного контактного сопротивления омических контактов по пла15 стине и зеркально гладкой поверхности контактных площадок, что увеличивает выход годных приборов и позволяет применять способ в субмикронной технологии.
Формула изобретения
20 Способ получения омических контактов к арсен иду галлия, включающий последоввтельное нанесение на арсенид галлия металлических слоев эвтектики золото— германий, никеля и золота и вплавяение
25 слоев путем нагрева структуры, выдержки и охлаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности удельного контактного сопротивления и качества поверхности контактов, впяавление ведут
30 одновременно с осаждением диэлектрической пленки, инертной по отнвиению к материалам структуры в условиях вплавления, осуществляют предвар)лтельный нагрев до
363-400 C и предварительную выдержку до
30 образования пленки диэлектрике толщиной не менее 40 нм, повышают температуру до
410-420 С, а выдержку осуществляют в течение 3 — 10 мин.
1817159
«Я
4ж?
ИЮ
Я Л?Р 756 200 Z56
QCCtrraAfr 4ЬГ Г Редактор Заказ 1726. Тираж Подписное ВНИИПИ ГосударственногЬ комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 1 М ф Q 1 1 ь ф Ъ ф 50 100 150 95 ЛР 300 ЛО ЮР 450 Расстолиие при скаииро3ании Фиг/ Составитель С.Александров Техред М. Моргентал Корректор А,Мотыль Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
