p—GaAs基欧姆接触快速退火的研究

摘 要：为了更好地提高GaAs基半导体材料器件的性能，对p型GaAs基半导体激光器欧姆接触工艺条件进行了实验优化研究。使Ti/Pt/Au/p-GaAs分别在380℃～460℃快速退火温度和40s～80s快速退火时间下进行欧姆接触的实验研究，并利用矩形传输线模型法对比接触电阻进行了测试。结果表明：为了与n-GaAs快速退火温度相兼容，Ti/Pt/Au/p-GaAs在420℃快速退火温度和60s退火时间下形成了较好的接触电阻率3.91×10-5？赘·cm2。

关键词：p-GaAs基；欧姆接触；快速退火

引言

随着半导体材料器件在生活中的广泛应用，以提高对半导体器件制作工艺的要求，针对欧姆接触的低阻性也随之提高。因此，我们采用以p型GaAs为衬底材料制作欧姆接触，对工艺中快速热退火（RTP）的时间及温度进行了优化。

1 测量方法

实验采用的测量方法是矩形传输线模型（Rectangular transimission line model，TLM）法，如图1所示。

将一个宽度为W'的长方形测量样品，分别做成6不等距（距离分别为2um、3um、4um、8um、16um、32um）的，长度为W=100um的长方形金属化接触电极（与台面边缘间隔为？啄=5um）。

图1 矩形传输线模型

通电流前把测量样品进行台面腐蚀处理，以使它和周围不实现电流流通。测量时，分别在不同距离之间的长方形电极上通恒定电流I，并测量得到一一对应的电压V，最后得出总电阻Rtot。测量的电阻由两个欧姆接触电阻与接触之间的导电层串联电阻构成。根据该模型的等效电路和推算可得

（1）

式中，RC为总接触电阻，RS为欧姆接触之间的半导体薄层电阻。理论上Rtot-ln曲线为一条直线，因此可用作图法求得接触电阻率。根据实验数据用拟合法作出Rtot-ln曲线，如图2所示，从直线中可以得到RS、RC，最后再代入公式？籽c=（R■■·W2）/Rs得到？籽c[1-2]。

图2 矩形传输线模型测量曲线

2 实验研究

我们对p型GaAs为衬底的欧姆接触电阻进行了研究。我们在p型GaAs衬底片上进行金属溅射的实验：在p型GaAs上溅射Ti/Pt/Au=30/50/150nm。由于半导体激光器的欧姆接触电阻是由外延片的n面和p面的欧姆接触一同构成的。为了得到更好的器件性能，我们采用与n-GaAs快速退火时间相兼容的温度以及退火时间进行实验优化分析。

（1）为了与n-GaAs快速退火时间相兼容，我们将溅射好Ti/Pt/Au=30/50/150nm比例的金属合金系统，把t维持在60s内保持不变，随之改变温度T，得到了曲线图，如图3所示。由图3我们可以看出，合金温度对p型GaAs的Ti/Pt/Au合金系统的接触电阻有影响。当温度大于或小于400℃时，？籽c明显上升。所以，我们得到了最佳的合金温度为400℃。

图3 Ti/Pt/Au/p-GaAs T与？籽c的关系

（2）虽然我们得到的p型GaAs最佳的合金温度为400℃，但是同样为了与n-GaAs快速退火温度相兼容，我们把合金温度保持在420℃不变时，随之改变合金时间t，得到了？籽c与时间t的关系图，如图4所示。

图4 Ti/Pt/Au/p-GaAs t与？籽c的关系

由图4中的曲线变化的趋势我们可以看出，虽然曲线随时间的增加有上升的趋势，但是？籽c结果变化并不是很大，说明时间的长短对？籽c的影响并不大。

3 结束语

对p-GaAs基半导体激光器欧姆接触的金属化系统，我们在p-GaAs上对金属化系统的RTP快速退火的温度和时间上进行了优化，最终得到了Ti/Pt/Au/p-GaAs在420℃快速退火温度和60s退火时间下形成了较好的接触电阻率3.91×10-5？赘·cm2。这对半导体材料器件的综合性能有着至关重要的影响。

参考文献

[1]Christos Chritopoulos. The Transmission-Line Method.New York：IEEE Microware Theory and Techniques Soiciety，1995：26-27.

[2]H. Morkoc."Current transport in modulation-doped （Al，Ga） As/GaAs heterostructures： applications to field effect transistors，"Elect. Device Lett. EDL-2，pp.260-261，1981.

作者简介：王英鸿（1987-），女，吉林长春人，职称：研究实习员，学历：硕士，主要研究方向：光学。