n-형 탄화규소 반도체에 대한 구리금속을 이용하여 오옴성 접촉 구조를 제작하였다. 제작된 구리접촉에 대해 후속열처리 조건과 금속접촉 구조에 따른 재료적, 전기적 성질의 변화를 조사하였다. 금속접촉의 오옴성 성질은 금속박막의 구조 뿐 아니라 열처리조건에 대해서도 크게 좌우됨을 알 수 있었다. 열처리는 급속열처리 장치를 이용한 진공상태 및 환원 분위기에서 2단계 열처리방식을 통하여 시행하였다. 접촉비저항의 측정을 위해 TLM 구조를 만들었으며 면저항 ($R_{s}$), 접합저항 ($R_{c}$), 이동거리 ($L_{T}$), 패드간거리 (d), 전체저항 ($R_{T}$) 값을 구하여 알려진 계산식에 의해 접촉비저항 ($p_{c}$) 값을 추정하였다. 진공보다 환원분위기에서 후속 열처리를 수행한 시편이 양호한 전기적 성질을 가짐을 알 수 있었다. 가장 양호한 결과는 Cu/Si/Cu 구조를 가진 금속접촉 결과이었으며 접촉비저항 ($p_{c}$)은 $1.2\times 10^{-6} \Omega \textrm{cm}^2$의 낮은 값을 얻을 수 있었다. 재료적 성질은 XRD를 이용하여 분석하였고 SiC 계면 상에 구리와 실리콘이 결합한 구리 실리사이드가 형성됨을 알 수 있었다.
This paper describes the ohmic contact formation between a TiW film as a contact material deposied by RF magnetron sputter and polycrystalline 3C-SiC films deposied on thermally grown Si wafers. The specific contact resistance (${\rho}_c$) of the TiW contact was measured by using the C-TLM. The contact phase and interfacial reaction between TiW and 3C-SiC at high-temperature were also analyzed by XRD and SEM. All of the samples didn't show cracks of the TiW film and any interfacial reaction after annealing. Especially, when the sample was annealed at $800^{\circ}$ for 30min., the lowest contact resistivity of $2.90{\times}10^{-5}{\Omega}cm^2$ was obtained due to the improved interfacial adhesion.
N형 InGaAs에 대한 Pd/Ge/Ti/Pt 오믹 접촉 특성을 조사하였다. $450^{\circ}C$까지의 급속 열처리에 의해 우수한 오믹 특성을 나타내어 $400^{\circ}C$, 10초의 급속 열처리 조건에서 최저 $3.7\times10^{-6}\; \Omega\textrm{cm}^2$ 의 접촉 비저항을 나타내었다. 이는 열처리에 의해 생성된 Pd-Ge계 화합물의 형성 및 Ge의 InGaAs 표면으로의 확산과 관련이 있었다. 그러나 열처리 시간을 연장할 경우 접촉 비저항이 $low-10^5\; \Omega\textrm{cm}^2$로 약간 증가하였다. 고온 열처리 후에도 오믹 재료와 InGaAs의 평활한 계면을 유지하면서 우수한 오믹 특성을 나타내어, 화합물 반도체 소자의 오믹 접촉으로 충분히 응용 가능하다고 판단된다.
AlGaAs/GaAs HBT 에미터 오믹 접촉을 위해 n형 InGaAs에 대한 Pd/Si/Ti/Pt 및 Pd/Si/Pd/Ti/Au 오믹 접촉 특성을 조사하였다. Pd/Si/Ti/Pt 오믹 접촉의 경우, 증착 상태에서는 접촉 비저항을 측정할 수 없을 정도의 비오믹 특성을 보였으며, $375^{\circ}C$에서 10초 동안 열처리한 경우 $5\times10^{-3}\Omega\textrm{cm}^2$의 높은 접촉 비저항을 나타내었다. 그러나 열처리 조건을 $425^{\circ}C$, 10초로 변화시킬 경우 $2\times10^{-6}\Omega\textrm{cm}^2$의 낮은 접촉 비저항을 나타내었다. Pd/Si/Pd/Ti/Au 오믹 접촉의 경우, $450^{\circ}C$까지의 열처리 동안에 전반적으로 우수한 오믹 특성을 나타내어 $400^{\circ}C$, 20초의 급속 열처리 조건에서 최저 $3.9\times10^{-7}\Omega\textrm{cm}^2$의 접촉 비저항을 나타내었다. 두 오믹 접촉 모두 오믹 재료와 InGaAs의 평활한 계면을 유지하면서 우수한 오믹 특성을 나타내어, 화합물 반도체 소자의 오믹 접촉으로 충분히 응용 가능하였다. Pd/Si/Ti/Pt 및 Pd/Si/Pd/Ti/Au를 AlGaAs/GaAs HBT의 에미터 오믹 접촉으로 사용하여 제작된 HBT 소자의 고주파 특성을 측정한 결과, 차단 주파수가 각각 63.9 ㎓ 및 74.4 ㎓로, 또한 최대공진 주파수가 각각 50.1 ㎓ 및 52.5 ㎓로 우수한 작동특성을 보였다.
Characteristics of ohmic Ni/Si/Ni contacts to n-type 4H-SiC are investigated systematically. The ohmic contacts were formed by annealing Ni/Si/Ni sputtered sequentially The annealings were performed at 950℃ using RTP in vacuum ambient and N₂ ambient, respectively. The specific contact resistivity(p/sub c/), sheet resistance(R/sub s/), contact resistance (R/sub c/) transfer length(L/sub T/) were calculated from resistance(R/sub T/) versus contact spacing(d) measurements obtained from TLM(transmission line method) structure. While the resulting measurement values of sample annealed at vacuum ambient were p/sub c/ = 3.8×10/sup -5/Ω㎠, R/sub c/ = 4.9 Ω and R/sub T/ = 9.8 Ω, those of sample annealed at N₂ ambient were p/sub c/ = 2.29×10/sup -4/Ω㎠, R/sub c/ = 12.9 Ω and R/sub T/ = 25.8 Ω. The physical properties of contacts were examined using XRD 3nd AES. The results showed that nickel silicide was formed on SiC and Ni was migrated into SiC. This result indicates that Ni/Si/Ni ohmic contact would be useful in high performance electronic devices.
This paper describes the ohmic contact formation of polycrystalline 3C-SiC films deposited on thermally grown Si wafers. In this work, a TiW (titanium tungsten) film as a contact material was deposited by RF magnetron sputter and annealed with the vacuum process. The specific contact resistance (${\rho}_{c}$) of the TiW contact was measured by using the C-TLM (circular transmission line method). The contact phase and interfacial reaction between TiW and 3C-SiC at high-temperature as also analyzed by XRD (X-ray diffraction) and SEM (scanning electron microscope). All of the samples didn't show cracks of the TiW film and any interfacial reaction after annealing. Especially, when the sample was annealed at $800^{\circ}$ for 30 min., the lowest contact resistivity of $2.90{\times}10{\Omega}cm^{2}$ was obtained due to the improved interfacial adhesion. Therefore, the good ohmic contact of polycrystalline 3C-SiC films using the TiW film is very suitable for high-temperature MEMS applications.
Ni/Al ('/' denotes deposition sequence) contacts were deposited on Al-implanted 4H-SiC for ohmic contact formation, and the conduction properties were characterized and compared with those of Ni-only contacts. The thicknesses of the Ni and Al thin film were 30 nm and 300 nm, respectively, and the films were sequentially deposited bye-beam evaporation without vacuum breaking. Rapid thermal anneal (RTA) temperature was varied as follows : $840^{\circ}C$, $890^{\circ}C$, and $940^{\circ}C$. The specific contact resistivity of the Ni contact was about $^{\sim}2\;{\pm}\;10^{-2}\;{\Omega}{\cdot}cm^2$, However, with the addition of Al overlayer, the specific contact resistivity decreased to about $^{\sim}2\;{\pm}\;10^{-4}\;{\Omega}{\cdot}cm^2$, almost irrespective of RTA temperature. X-ray diffraction (XRD) analysis of the Ni contact confirmed the existence of various Ni silicide phases, while the results of Ni/Al contact samples revealed that Al-contaning phases such as $Al_3Ni$, $Al_3Ni_2$, $Al_4Ni_3$, and $Ab_{3.21}Si_{0.47}$ were additionally formed as well as the Ni silicide phases. Energy dispersive spectroscopy (EDS) spectrum showed interfacial reaction zone mainly consisting of Al and Si at the contact interface, and it was also shown that considerable amounts of Si and C have diffused toward the surface. This indicates that contact resistance lowering of the Ni/Al contacts is related with the formation of the formation of interfacial reaction zone containing Al and Si. From these results, possible mechanisms of contact resistance lowering by the addition of Al were discussed.
Pd/Ge/Ti/Pt and Pd/Ge/Pd/Ti/Au ohmic contacts to n-type InGaAs were investigated for applications to AlGaAs/GaAs HBT emitter ohmic contacts. In the Pd/Ge/Ti/Pt ohmic contact minimum specific contact resistivity of $3.7${\times}$10^{-6}$$\Omega$$\textrm{cm}^2$ was achieved by rapid thermal annealing at $^400{\circ}C$/10 sec. In the Pd/Ge/Ti/Au ohmic contact, minimum specific contact resistivity of $1.1${\times}$10^{-6}$$\Omega$$\textrm{cm}^2$ was achieved by annealing at 40$0^{\circ}C$/10 sec but the ohmic performance was degraded with increasing annealing temperature due to the reaction between the ohmic contact materials and the InGaAs substrate. However, non-spiking planar interface and relatively good ohmic contact (high-$10^{-6}$ /$\Omega$$\textrm{cm}^2$) were maintained after annealing at $450^{\circ}C$/10 sec. Therefore, these thermally stable ohmic contact systems are promising candidates for compound semiconductor devices. RF performance of the AlGaAs/GaAs HBT was also examined by employing the Pd/Ge/Ti/Pt and Pd/Ge/Pd/Ti/Au systems as emitter ohmic contacts. Cutoff frequencies were 63.5 ㎓ and 65.0 ㎓, respectively, and maximum oscillation frequencies were 50.5 ㎓ and 51.3 ㎓, respectively, indicating very successful high frequency operations.
N형 InGaAs에 대한 Pd/Si/Ti/Pt 오믹 접촉 특성을 조사하였다. 증착 상태에서는 접촉 비저항을 측정할 수 없을 정도의 비오믹 특성을 보였으며, $375^{\circ}C$에서 10초 동안 열처리한 경우 $5\times10^{-3}\Omega\textrm{cm}^2$의 높은 접촉 비저항을 나타내었다. 그러나 열처리 시간을 60초로 연장할 경우 접촉 비저항이 $1.7\times10^{-6}\Omega\textrm{cm}^2$로 급격히 감소하였고, 열처리 조건을 $425^{\circ}C$, 10초로 변화시킬 경우 $2\times10^{-6}\Omega\textrm{cm}^2$의 접촉 비저항을 나타내었다. 또한 $450^{\circ}C$까지도 오믹 재료와 InGaAs의 평활한 계면을 유지하면서 우수한 오믹 특성을 나타내어, 화합물 반도체 소자의 오믹 접촉으로 충분히 응용가능하다.
N형 InGaAs에 대한 Pd/Si/Pd/Ti/Au 오믹 접촉의 급속 열처리 조건에 따른 오믹 특성을 조사하였다. $450^{\circ}C$까지의 열처리 동안에 전반적으로 우수한 오믹 특성을 나타내어 $400^{\circ}C$, 20초의 급속 열처리 조건에서 최저 $3.9\times10^{-7}\Omega\textrm{cm}^2$ 의 접촉 비저항을 나타내었다. 이는 열처리에 의해 생성된 Pd-Si계 화합물의 형성 및 Si의 InGaAs 표면으로의 확산과 관련이 있었다. 그러나 $400^{\circ}C$에서 열처리 시간을 30초 이상으로 연장할 경우 접촉 비저항이 low-$10^{-6}\Omega \textrm{cm}^2$ 으로 약간 증가하였고, 열처리 조건을 425~$450^{\circ}C$/10초로 변화시킬 경우 high-$10^{-7}$~low-$10^{-6}\Omega \textrm{cm}^2$으로 약간 증가하였다. 이는 오믹 재료와 InGaAs의 반응에 의해 Pd-Ga계 화합물이 형성된 것과 관련이 있었다. 고온 열처리 후에도 오믹 재료와 InGaAs의 평활한 계면을 유지하면서 우수한 오믹 특성을 나타내어, 화합물 반도체 소자의 오믹 접촉으로 충분히 응용 가능하다고 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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