Спосіб формування омічного контакту до n-si

Реферат: Спосіб формування омічного контакту до n-Si включає очищення поверхні пластини кремнію і напилення на неї шару титану товщиною 50-55 нм, на який напилюють зовнішній контактній шар золота. Спочатку приповерхневий шар товщиною 150-200 нм пластини кремнію додатково 20 -3 легують фосфором дифузійним методом до концентрації донорів ~1-3·10 см , перед напиленням шару титану на пластину кремнію, попередньо нагріту до 330-350 °C, напилюють шар паладію товщиною 30-35 нм. UA 87820 U (12) UA 87820 U UA 87820 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів створення омічних контактів метал-напівпровідник, що широко використовуються в технології виготовлення надвеликих інтегральних схем, напівпровідниковій мікро - та оптоелектроніці. З переходом мікроелектронних приладів до режимів робіт в діапазоні надвисоких частот їх тривала та коректна робота стає неможливою без створення стабільних омічних контактів метал-напівпровідник з низьким опором. Оскільки контактний опір є тією слабкою ланкою, на котрій відбувається значний спад напруги в порівнянні з активною частиною приладу, що веде до сильного розігріву та деградації контакту, а як наслідок, виходу з ладу всього приладу. Тому омічний контакт повинен мати малий опір та зберігати свої параметри в широких температурних і часових межах. Відповідно, розробка низькоомних омічних контактів до напівпровідників є важливим аспектом при виробництві надвеликих інтегральних схем, електронних та оптоелектронних приладів. Відомий спосіб зменшення контактного опору описаний в патенті [1] (аналог). Він полягає у формуванні контактоутворюючого шару сплаву Аl на поверхні кремнієвого напівпровідника nтипу. Товщина сплаву Аl складає 0,5-2,0 мкм. Після цього структура піддається температурному відпалу 450-550 °C протягом 5-30 хвилин в атмосфері гідрогену для формування омічного контакту. Головним недоліком цього методу є тривалий час та висока температура відпалу, а, як наслідок, збільшення контактного опору. Відомий спосіб зменшення опору омічного контакту до n-Si, вибраний нами за прототип [2], полягає в наступному. Спочатку хімічним травленням здійснюють очистку поверхні n-Si. Потім наносять контактоутворюючий шар Ті і зовнішній контактний шар металу та відпалюють всю структуру при температурі 650-900 °C на протязі 10-100 с в атмосфері азоту для формування омічного контакту. До недоліків цього способу належить недостатньо низьке значення контактного опору, що, очевидно, обумовлене розмиттям границі розділу шарів структури внаслідок відпалу. В основу корисної моделі поставлена задача зменшення опору контакту металнапівпровідник без застосування температурного відпалу. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб, що заявляється, включає очищення поверхні пластини кремнію і напилення на неї шару титану товщиною 50-55 нм, на який напилюють зовнішній контактній шар золота, який відрізняється тим, що спочатку приповерхневий шар товщиною 150-200 нм пластини кремнію додатково легують фосфором 20 -3 дифузійним методом до концентрації донорів ~1-3·10 см , перед напиленням шару титану на пластину кремнію, попередньо нагріту до 330-350 °C, напилюють шар паладію товщиною 30-35 нм. Необхідність очищення поверхні напівпровідника зумовлена наявністю оксидів і сторонніх домішок, що негативно впливають на стабільність і величину опору контакту. Додаткове легування дифузійним методом поверхні напівпровідника донорними атомами фосфору до 20 -3 концентрації ~1-3·10 см зумовлює перехід від бар'єрного до омічного контакту зі зниженням контактного опору метал-напівпровідник та виключенням такого технологічного процесу як відпал. Шари металу наносять на попередньо підігріту до 330-350 °C пластину n-Si для кращої адгезії першого шару металізації (паладію) з додатково легованою фосфором поверхнею n-Si та утворення лише фази Pd2Si, яка має найменшу роботу виходу із всіх можливих фазоутворень Pd та Si. Товщина паладію 30-35 нм вибиралася з розрахунку, що він повністю прореагує з напівпровідником за час напилення. Титан тут виступає як дифузійний бар'єр, що запобігає дифузії паладію на поверхню контакту крізь золото, 50-55 нм Ті виявилось достатньо для цього. Верхній шар золота необхідний для включення приладу в зовнішнє коло. Нижче наведено приклад по реалізації способу формування омічного контакту до n-Si. Пластина низькоомного кремнію n-Si товщиною 350 мкм з опором -0,002 Ом·см очищувалась та легувалася донорними атомами фосфору дифузійним методом до концентрації 20 -3 ~1·10 см на глубину 150-200 нм. Контактна структура напилювалася на підігріту до 350 °C підкладку Si з товщинами шарів металізації відповідно Pd (30 нм), Ті (50 нм) і Аu (50 нм). Величина питомого контактного опору, виміряна при кімнатній температурі TLM методом, -6 2 становила ~5-6·10 Ом·см . Суть корисної моделі пояснює креслення, де зображено карту розподілу елементів в контакті Au-Ti-Pd-Si на торці, де 1 - Si, 2 - Pd, 3 - Ті, 4 - Аu. Карту розподілу отримано за допомогою електронної Оже - спектрометрії. З креслення видно достатньо чітку границю розділу шарів структури, що обумовлює низьке значення опору контакту. Таким чином зазначений спосіб формування омічного контакту до n-Si дозволяє створювати омічні контакти з меншим опором без відпалу зразків. 1 UA 87820 U 5 Джерела інформації: 1. Аналог. Винахідник: Сенько Сергей Федорович (BY), Билоус Анатолий Иванович (BY), Плебанович Владимир Іванович (BY). Власник: Производственное республиканское унитарное предприятие "Завод полупроводниковых приборов" (BY) Способ изготовления системы металлизации кремниевых полупроводниковых приборов. № RU 2333568 С1, 10.09.2008. 2. Прототип. Винахідник: Eom Jang Ung [KR], Son Hyeon Cheol [KR]. Власник: Hynix Semiconductor inc [KR]. № KR 20020002973 (A), 10.01.2002. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Спосіб формування омічного контакту до n-Si, який включає очищення поверхні пластини кремнію і напилення на неї шару титану товщиною 50-55 нм, на який напилюють зовнішній контактній шар золота, який відрізняється тим, що спочатку приповерхневий шар товщиною 150-200 нм пластини кремнію додатково легують фосфором дифузійним методом до 20 -3 концентрації донорів ~1-3·10 см , перед напиленням шару титану на пластину кремнію, попередньо нагріту до 330-350 °C, напилюють шар паладію товщиною 30-35 нм. Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2