Спосіб виготовлення омічного контакту до n-si

Реферат: Спосіб виготовлення омічного контакту до n-Si включає очищення поверхні пластини n-Si, + легування фосфором приповерхневого n -шару n-Si товщиною 150-200 нм до концентрації + 20 -3 + донорів в n -шарі ~1-3·10 см і подальший нагрів n -n-Si структури до 330-350 °C з одночасним послідовним напиленням шару паладію товщиною 30-35 нм і титану товщиною 5055 нм, на який напилюють зовнішній контактний шар золота. Легування фосфором + приповерхневого n -шару здійснюють методом іонної імплантації до поверхневої концентрації 15 16 -2 донорів ~10 -10 см з додатковим відпалом в атмосфері кисню при температурі 750-1050 °C протягом 5-60 хвилин. UA 91936 U (12) UA 91936 U UA 91936 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів виготовлення омічних контактів металнапівпровідник, що широко використовуються в технології 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 надійних омічних контактів металнапівпровідник 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 робочі характеристики в широких температурних і часових інтервалах. 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 в очищенні поверхні пластини n-Si з питомим опором 0,5-3,0 Ом·см і легуванні фосфором дифузійним методом при температурі 500 °C протягом 7,5 хвилин в атмосфері нітрогену з наступним нанесенням шарів металізації для формування омічного контакту. Головним недоліком цього методу є спосіб формування сильнолегованого приповерхневого шару пластини кремнію методом дифузії при температурі 500 °C, оскільки розчинність фосфору при такій температурі не забезпечує достатньо високої концентрації донорної домішки в n-Si [2], а, -3 2 як наслідок, збільшення контактного опору ρс ~ 6,56-8,27·10 Ом·см . Відомий спосіб зменшення опору омічного контакту до n-Si, вибраний нами за найближчий аналог [3], полягає в наступному. Спочатку здійснюють очистку поверхні пластини n-Si. Потім приповерхневий шар товщиною 150-200 нм легують фосфором дифузійним методом до 20 -3 + концентрації донорів ~1-3·10 см . Підігрівши структуру n -n-Si до 330-350 °C, наносять послідовно контактну металізацію: паладій товщиною 30-35 нм для формування омічного контакту, титан товщиною 50-55 нм як дифузійний барьер і контактоутворюючий шар золота. До недоліків цього способу належить недостатньо низьке значення контактного опору ρ с~7-4 2 8·10 Ом·см , що, очевидно, обумовлене способом формування сильнолегованого приповерхневого шару пластини n-Si. Задачею корисної моделі є зменшення опору контакту метал-напівпровідник. Поставлена задача вирішується способом, що включає очищення поверхні пластини n-Si, + легування фосфором приповерхневого n -шару n-Si товщиною 150-200 нм до концентрації + 20 -3 + донорів в n -шарі ~1-3·10 см і подальший нагрів n -n-Si структури до 330-350 °C з одночасним послідовним напиленням шару паладію товщиною 30-35 нм і титану товщиною 50-55 нм, на який напилюють зовнішній контактний шар золота, згідно з корисною моделлю, що легування + фосфором приповерхневого n -шару здійснюють методом іонної імплантації до поверхневої 15 16 -2 концентрації донорів ~10 -10 см з додатковим відпалом в атмосфері кисню при температурі 750-1050 °C протягом 5-60 хвилин. Необхідність очищення поверхні напівпровідника зумовлена наявністю оксидів і сторонніх домішок, що негативно впливають на стабільність і величину опору контакту. Легування іонним 15 16 -2 методом (10 -10 см ) тонкої приповерхневої області напівпровідника з наступною активацією 20 -3 домішки (фосфору) до концентрації ~1-3·10 см шляхом додаткового високотемпературного відпалу при температурі 750-1050 °C формує вужчий енергетичного бар'єра на границі розділу + метал n -n-Si в порівнянні з прототипом, що зумовлює тунелювання електронів через бар'єр і зниження контактного опору метал-напівпровідник. Шари металу напилюють на попередньо + підігріту до 330-350 °C пластину зі сформованою n -n структурою Si для кращої адгезії першого шару металізації (паладію) 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 з економічно оптимальною величиною 50-55 нм. Нижче наведено приклад по реалізації способу виготовлення омічного контакту до n-Si. Пластина кремнію n-Si товщиною ~420 мкм з питомим опором ~7,5 Ом·см очищувалась та 3 2 легувалась донорними атомами фосфору іонним методом дозою ~10 мкК/см з енергією ~60 20 -3 кеВ до концентрації ~1·10 см на глубину ~200 нм в атмосфері кисню при температурі 850 °C + протягом 30 хвилин. Контактна структура напилювалась на підігріту до 350 °C підкладку n -n-Si -6 в одному технологічному циклі у вакуумі ~5·10 мм ртутного стовпчика з товщинами шарів металізації відповідно Pd(30 нм), Ті(50 нм) і Au(50 нм). 1 UA 91936 U 5 10 15 Величина питомого контактного опору, виміряна при кімнатній температурі TLM методом, -4 2 становила 1,5-2,0·10 Ом·см . Таким чином зазначений спосіб виготовлення омічного контакту до n-Si дозволяє створювати омічні контакти з меншим опором. Джерела інформації: 1. Аналог. Chao Chen [CN], Falin He [CN], Yanhua Li [CN], Xuetao Luo [CN], Miao Pan [CN], Aisuo Pang [CN], Zhiping Wu [CN], Qian Yang [CN], Lanhua Zheng [CN]. Власник: Univ Xiamen. Method tor preparing aluminium-doped zinc oxide heavily doped n-type silicon ohmic contact. № CN 101872801 A, 27.10.2010. 2. СМ. Зи. Физика полупроводниковых приборов. T.1. Μ.: Мир, 1984 [див. С. 76]. 3. Бєляев Олександр Євгенович [UA], Піліпєнка Владзімір Аляксандравіч [BY], Пятліцкая Таццяна Владзіміравна [BY], Болтовець Микола Силович [UA], Конакова Раїса Василівна [UA], Виноградов Анатолій Олегович [UA], Кудрик Ярослав Ярославович [UA], Шеремет Володимир Миколайович [UA], Саченко Анатолій Васильович [UA], Коростинська Тетяна Василівна [UA], Аніщик Віктар Міхайлавіч [BY]. Власник: Інститут фізики напівпровідників ім. B.C. Лашкарьова [UA]. Спосіб формування омічного контакту до n-Si. Заявка на корисну модель № U 2013 08610 від 8.07.2013 р(найближчий аналог). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб виготовлення омічного контакту до n-Si, що включає очищення поверхні пластини n-Si, + легування фосфором приповерхневого n -шару n-Si товщиною 150-200 нм до концентрації + 20 -3 + донорів в n -шарі ~1-3·10 см і подальший нагрів n -n-Si структури до 330-350 °C з одночасним послідовним напиленням шару паладію товщиною 30-35 нм і титану товщиною 50-55 нм, на який напилюють зовнішній контактний шар золота, який відрізняється тим, що легування + фосфором приповерхневого n -шару здійснюють методом іонної імплантації до поверхневої 15 16 -2 концентрації донорів ~10 -10 см з додатковим відпалом в атмосфері кисню при температурі 750-1050 °C протягом 5-60 хвилин. Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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