Общие представления об омических контактах.

Теоретические и экспериментальные зависимости удельного сопротивления контактов от N_d

По теории Шоттки для устранения эффекта выпрямления, а следовательно для получения контакта с идеальной вольт-амперной характеристикой необходимо выбирать металл с работой выхода меньшей, чем у полупроводника n-типа, или большей, чем у полупроводника p-типа. На практике это справедливо в редких случаях, например для закиси меди или селена. В связи с этим для большинства других полупроводников основное внимание уделяется не столько выбору металла, сколько обработке поверхности полупроводника, технологии получения контакта и применению специальных технологических приемов. Образованию антизапорного слоя способствуют: увеличение скорости рекомбинации основных носителей в приповерхностном слое, например, введением примеси (золота) с большим сечением захвата; введение в электродный материал примеси, определяющей тип проводимости полупроводника; создание сильно легированной приконтактной области полупроводника, например, для кремния p-типа концентрация доноров вблизи омического контакта с алюминием должна быть не менее 5*10¹⁹ см³. Последний метод наиболее эффективен и наиболее часто применяется. Для создания n+ или p+ -поверхностных слоев в материале n- и p-типа проводимости применяют диффузию, ионное и другие методы легирования.

Установлено, что на широкозонных полупроводниках обычно очень трудно изготовить контакт с малой высотой барьера. Кроме того, исполь­зуемые металлы не всегда имеют достаточно малую работу выхода. В таких случаях для изготовления омических контактов создают дополнительный высоколегированный слой на поверхности полу­проводника. Создать такой слой можно различными методами:

1.мелкой диффузией;

2. перекристаллизацией;

3.диффузией одной из компонент материала контакта;

4. двойной эпитаксией;

5. ионной имплантацией.

Для изготовления омических контактов к Ge и Si п-типа сначала напыляют' сплав Au—Sb (с 0,1 % Sb). Затем при соответствующей эвтектической температуре вплавляют этот контакт в полупроводник в атмосфере инертного газа (такого, как аргон или азот) [69]. Для изготовления омических контактов к GaAs и другим полупроводникам типа А3В5 разработаны различные методы. Они представлены в приложении №1.

Напыленные контакты.

На практике большинство контактов получается на­пылением. Большая часть их изготовляется в стандарт­ных вакуумных системах, откачиваемых диффузными паромасляными насосами, обеспечивающими вакуум около 10^-3 Па, часто даже без вымораживающих ло­вушек с жидким азотом. Этот метод нанесения метал­лических пленок подробно обсуждается в книге Холленда. Металлы с невысокой температурой плавле­ния (например, А1 и Аu) обычно могут быть напылены достаточно просто с помощью резистивного нагревате­ля в форме лодочки или нити, тугоплавкие металлы (такие, как Мо и Ti) обычно испаряются с помощью электронного луча. Чаще всего поверхность полупро­водника подвергается химическому травлению, и тогда на ней неизбежно остается тонкий окисный слой тол­щиной 1... 2 нм. Конкретно природа и толщина этого слоя зависят от особенностей способа обработки' поверх­ности. Влияние способа обработки поверхности полу­проводника на характеристики барьеров Шоттки на Si рассмотрены Тернером и Родериком. Промежу­точный слой может быть также обусловлен водяными или другими адсорбированными на поверхности полу­проводника парами еще до помещения образца в ва­куумную систему. Обычно такие адсорбированные слои можно удалить перед напылением предварительным прогревом до температур 100... 200°С.

Даже если на начальном этапе удалось избежать появления на поверхности полупроводника окисного слоя (например, в случае скалывания кристалла откры­вается совершенно чистая поверхность), то он появился бы при экспозиции этой поверхности на воздухе в тече­ние времени, требуемого для переноса полупро­водника в вакуумную камеру, и в самой камере при откачке до требуемого рабочего давления.

Например, в вакууме 10^-3 Па монослой адсорбиро­ванных молекул газа, падающих на поверхность, мо­жет образоваться в отсутствие десорбции приблизительно за 0.1 с. Если же коэффициент прилипания равен всего 1/1000, что, как полагают, характерно для кислорода на кремнии, то для образования монослоя потребовалось бы значительно больше времени (—100 с). Однако поскольку в процессе откачки по­верхность полупроводника оказывается подверженной воздействию атмосферы при значительно более высоких давлениях в течение нескольких десятков минут, по­этому для образования окисного слоя этого времени вполне достаточно.

Загрязнения поверхности в процессе откачки можно избежать, если эта поверхность получается.скалыва­нием или ионным травлением уже в самой вакуумной камере по достижении требуемого предельного ваку­ума. Однако если в процессе напыления уровень ваку­ума не поддерживается выше 10^-5 Па, то окисный слой может сформироваться даже в течение самого процесса напыления. Для поддержания такого вакуума требуют­ся очень хорошие вакуумные системы, поскольку теп­ло, рассеиваемое при испарении металла, активизирует процессы выделения газа. Промежуточный слой может образоваться также и 'вследствие адсорбции паров мас­ла из диффузионного насоса, но, как показал Коули, этого можно избежать при откачке с помощью ионных насосов. Поэтому уже стала общепринятой практика использования систем с ионной откачкой, обес­печивающих вакуум 10-⁵... 10-⁶ Па.

Единственный метод, позволяющий избежать обра­зования какого-либо промежуточного слоя — напыле­ние пленки металла на поверхность полупроводника немедленно после скалывания в условиях сверхвысоко­го вакуума—порядка 10-⁸ Па. Время, необходи­мое для образования монослоя атомов адсорбированных газов при этих давлениях, достаточно велико (10⁷ с), поэтому практически исключается возможность образо­вания промежуточного слоя или загрязнения самой пленки металла. Однако, хотя изготовленный таким об­разом контакт может быть идеальным по химическому составу, он еще не будет таковым с точки зрения фи­зического совершенства вследствие механических нару­шений поверхности полупроводника, появившихся в про­цессе скалывания. Такие диоды обычно имеют ВАХ с коэффициентом идеальности п, значительно превыша­ющим единицу. Этот метод изготовления контактов за 0,1 с.

Контакты, полученные методом ионного распыления.

Гуткнехт и Стратт получали диоды Al—Si с по­мощью высокочастотного. ионного распыления, правда они не сообщают каких-либо сведений ни о рабочем' газе, ни о его давлении. Эти авторы попользовали для очистки поверхности Si перед нанесением металла ион­ное травление (т. е. распыление, при котором Si экра­нировался от Al). Такие диоды оказались почти иде­альными с n==1,01... 1,02 и fb==0,78 В, что совпадает с данными, полученными для сколотых поверхностей. По-видимому, ионное травление обеспе­чивает почти идеально чистую поверхность полупровод­ника приблизительно с той же плотностью поверхност­ных состояний, что и для сколотых поверхностей. Синха и Поате сообщали об использовании высокоча­стотного ионного распыления W для изготовления почти идеальных диодов Шоттки на GaAs.

Маллинс и Брауншвейлер получали диоды Шоттки Мо—Si ионным распылением на постоянном токе в атмосфере аргона при давлении 13 Па. Для очистки поверхности Si они также использовали ионное травление. Оказалось, что диоды, полученные при на­пряжении травления в 1 кВ, были почти идеальными. Однако для больших напряжений травления ВАХ уже отличались от идеальных и степень отличия зависела от напряжения и времени травления. Авторы сумели объяснить свои результаты, предположив, что процесс ионного травления приводит к образованию дефектов вблизи поверхности Si на глубине, которая увеличива­лась с напряжением, а плотность этих дефектов явля­ется линейной функцией времени травления. Очевидно, дефекты проявляют себя как положительно заряженные доноры и дополнительный, объемный заряд, обусловлен­ный этими донорами, вызывает сужение барьера, что, в свою очередь, приводит к туннельным явлениям. Авто­ры хорошо объясняют наблюдаемые ВАХ, предполагая распределение дефектов в глубину от поверхности экс­поненциальным с характеристической длиной 1... 10 нм. Близкие к идеальным характеристики, получен­ные Гуткнехтом и Страттом, были, по-видимому, обу­словлены или отличными от используемых данными ав­торами условиями травления, или тем, что они после травления свои диоды отжигали.

Ионное распыление для изготовления контактов ча­сто используется из-за хорошей механической адгезии получаемых при этом металлических пленок. Этот ме­тод часто используется и для нанесения металла перед образованием силицидов.

Химическое нанесение.

Поразительно мало внимания уделяется возможно­сти использования химического осаждения металлов, очевидно, из-за сравнительной легкости нанесения лег­коплавких металлов методом испарения. Однако, просто­та и дешевизна химического метода делает его привле­кательной альтернативой методу испарения, особенно для тугоплавких металлов. Кооуэлл, Сарасе и Зи наносили вольфрам на Ge, GaAs посредством ре­акции гексофлюорида вольфрама с соответствующим полупроводником. Фурукава и Ишибаши сообщили об изготовлении омических и выпрямляющих контактов к n- и р-типа GaAs восстановлением водородом хлористого олова.

Сравнительно малое внимание уделяется и методу осаждения из растворов. Гольдберг, Поссе и Царенков сообщили об изготовлении почти идеальных диодов Шоттки на GaAs электролитическим осаждением Аи и Ni. Для золота использовалась смесь НauСl₄ и HF, а для Ni—NiC₂ и NH₄CL. При таком методе изготовления диодов n=1,02... 1,03 те же самые авторы получили близкие к идеальным дио­ды Шоттки на GaAs химическим осаждением золота, но не указали деталей этого процесса. Растворы, пригодные для нанесения контактов к GaAs, были пред­ставлены Гольдбергом, Наследовым и Царенковым. Дорбек сообщал об изготовлении выпрямляющих контактов к GaAs электролитическим осаждением Аu слишком продолжителен и громоздок для использова­ния в индустриальных процессах и в этом смысле не имеет каких-либо потенциальных преимуществ.

Эффекты тепловой обработки.

Большая часть используемых в полупроводниковых приборах контактов подвергается тепловой обработке. Это можно делать преднамеренно, чтобы улучшить адгезию металла к полупроводнику, или в силу необхо­димости, поскольку для последующих за осаждением металла технологических процессов требуются высокие температуры. Преднамеренный нагрев часто не совсем точно называют впеканием или отжигом. При тепловой обработке важно избежать плавления материала вы­прямляющих контактов, поскольку на поверхности раз­дела могут образоваться металлические острия, направ­ленные внутрь полупроводника. При образовании таких острий электрические характеристики контакта могут сильно деградировать из-за туннелирования в области сильного поля у кончика острия. Поэтому пока нет необходимости вплавления контакта (например, при формировании омических контактов), на всех этапах обработки не следует нагревать его выше температуры эвтектики для данной системы металл-полупроводник. Например, температура эвтектики сплавов Si с тремя наиболее часто употребляемыми металлами: Au, A1 и Ag—составляет соответственно 370, 577 и 840 °С.

Даже при температуре существенно ниже эвтектической может происходить миграция полупроводника через металл. Эти металлургические процессы в послед­нее время интенсивно исследуются с помощью модер­низированных методов резерфордовского обратного рас­сеяния, оже-спектроскопии и вторично-ионной массспектрометрии. Эти методы описаны в обзорных стать­ях Майера, а также Моргана. Например, Хираки, Лагуджо, Николле и Майер методом резерфордовского обратного рассеяния показа­ли, что даже при таких низких температурах, как 200 °С, может происходить заметная миграция Si через пленку Au. Интенсивность миграционных процессов очень сильно зависит от условий на поверхности Si перед напылением Au и может быть почти полностью подавлена при наличии на промежуточной поверхности тонкой пленки окисла. Этот эффект нельзя объяснить просто на основе обычной однородной диффузии, он, вероятно, как-то связан и с диффузией по границам гранул. Эффект миграции должен приводить к тому, что поверхность раздела будет очень сильно отличаться от совершенного перехода металл—кремний, а электрические характеристики контакта станут весьма далекими от идеальных. Коэффициент диффузии кремния в металле намного больше коэффициента диффузии этого же металла в кремнии, поэтому диффузией в крем­нии обычно можно пренебречь.

Как правило, установить связь между деградацией ВАХ и наблюдаемыми металлургическими изменениями трудно. Эти отклонения не удается объяснить просто через изменение высоты потенциального барьера. Обыч­но весь вид ВАХ меняется так, что самого барьера Шоттки как такового, очевидно, уже нет. Иногда такие характеристики удается объяснить, предположив, что в полупроводник диффундируют атомы, проявляющиеся как доноры или как акцепторы, или что в полупровод­нике появляются электрически активные дефекты вследствие чего там меняется эффективная концентрация легирующей примеси. При увеличении степени ле­гирования барьер становится тоньше и начинает про­являться термополевая эмиссия (или даже полевая эмиссия).

Если диффундирующие атомы или возникающие в полупроводнике дефекты ведут себя подобно примеси противоположного типа по сравнению с исходной, то эффективная концентрация легирующей примеси ста­новится меньше и, как это иногда случается, может образоваться р—n -переход. Удачным примером такого типа является случай контакта Si—А1, который весьма широко исследовался ввиду его больших технологиче­ских преимуществ. Чиздо первым сообщил о том, что для контактов Si—А1 после прогрева до 450 °С наблюдается существенное изменение их ВАХ, которые в случае исходного кремния n-типа могут быть описаны на основе представлений об увеличении высоты барьера и коэффициента идеальности. Это изменение характе­ристик сопровождается образованием явно выраженных ямок на поверхности Si. Бастерфильд, Шеннон и Джилл дали убедительное объяснение этих наблюдений:

при температуре около 500 °С Si переходит в состояние твердого раствора Si—А1, причем концентрация Si опре­деляется пределом его растворимости при данной тем­пературе. При охлаждении растворенный Si рекристаллизуется на кремниевой подложке n-типа в виде леги­рованного алюминием слоя кремния р-типа, поскольку А1 является для Si акцептором. Концентрация А1 в этом рекристаллизованном Si при 500 °С составляет пример­но 5-10²⁴ м~³. Добавка к плотности пространственного заряда у поверхности раздела имеет отрицательный знак и поэтому зоны изогнутся вниз. На рисунке №2 изображена зонная диаграмма. Если расстояние от максимума барьера до поверхности раз­дела не превышает длины свободного пробега электрона, то характеристики структуры остаются подоб­ными шоттковским для вы­соты барьера f'b.

Упомянутая выше кон­центрация Аl вполне доста­точна, чтобы вызвать на­блюдаемое на практике уве­личение высоты барьера порядка 0,1 эВ. Это было раз­вито далее Кардом, он же вместе с Сигнером показал с помощью оже-спектроскопии, что если.кон­такты Si—А1 прогреть при температуре 500 °С в тече­ние 20 мин, профили.концентрации различных элемен­тов системы изменяются так, как это показано на рис. 5.2. В подвергнутых такой тепловой обработке об­разцах алюминий прослеживается на расстояниях, боль­ших 10... 20 нм по глубине Si по сравнению с непро­гретыми образцами. Концентрация Аl на этом «хвосте» распределения в Si составляет 10²³ м-³. Это вполне объясняет наблюдаемые изменения ВАХ. Для исход­ного Si р-типа «хвост» распределения А1 приводит к су­жению обедненной области, и вследствие туннельных процессов эффективная высота барьера уменьшается.

Еще одним из широко исследованных (благодаря его практической важности) материалов является GaAs. Свойства контактов к этому материалу иссле­довались Синхом и Поате с помощью метода резерфордовского рассеяния, Тоддом, Ашвеллом, Спейгтом и Хекинботтом методами резерфордовского рассеяния и оже-спектроскопии, а также Кимом, Свинеем и Хенгом,-использовавшим метод массспектроскопии вторичных ионов. Результаты их исследова­ний показывают, что вольфрамовые и алюминиевые контакты остаются стабильными вплоть до 500 °С, элек­трические характеристики золотых и платиновых кон­тактов сильно деградируют вследствие значительных металлургических изменений на.поверхности раздела.

При температуре прогрева выше 350° С наблю­дается интенсивная миграция Ga в Au до предельной концентрации в данной системе, определяемой раство­римостью а твердой фазе, с последующим резким уве­личением концентрации Ga при температуре эвтектики 450° С системы Au—GaAs. При этих температурах име­ет место также существенная миграция Au в GaAs. Мышьяк остается непо­движным вплоть до 450 °С, но при приближении к 500 °С начинает быстро диффундировать в Au. Диффузия Ga в Au сопровождается образованием галлиевых вакансий в GaAs. Медамс, Морган и Ховес высказали пред­положение, что эти вакансии проявляются как доноры и что изменение ВАХ связано не с изменением высоты барьера, а с увеличением концентрации доноров, обу­словливающим появление термополевой эмиссии. По­скольку концентрация Ga в Au определяется раствори­мостью последнего в твердой фазе при температуре ниже эвтектической, общее количество атомов Ga в Au должно быть пропорциональным толщине золотой плен­ки, и, следовательно, тонкие пленки будут приводить к менее серьезным изменениям характеристик, чем тол­стые.

Применение импульсного отжига для создания приборных структур: Получение омических контактов.

Значительный объем информации по использованию импульсного отжига для создания приборных структур накоплен в области приготовления омических контактов. Основные усилия исследова­телей были направлены на получение контактов к полупроводни­ковым соединениям, поскольку свойства именно этих материалов существенно деградируют при обычных нагревах в печах, b мень­шей степени изучались в этом отношении моноатомные полупро­водники — германий и кремний.

Эффективность лазерной обработки для приготовления кон­тактов проверялась на широком классе веществ. Источником импульсного излучения служил ОКГ на рубине, работавший в режиме свободной генерации. Длительность лазерного импульса составляла 0,6 мс, а энергия 0,1-5 Дж. Лазерный луч фокуси­ровался оптической системой на основе микроскопа МИН-4. Материал контакта наносился на образцы в виде навесок, порошка или тонкой фольги. Для получения омических контактов в боль­шинстве случаев не требовалось никакой предварительной подготовки поверхности образцов, в том числе травления, промывки, удаления окисной пленки и т. д. Этот факт объяснили сплавлением материалов полупроводника и навески.

Омические контакты получались в виде небольших лунок диа­метром от 20 мкм до 1,0 мм. Их электрические свойства в значи­тельной мере определялись как материалом навески, так и условиями вплавления. При неправильно подобранных режимах вплавления или составах навесок характеристики контактов отклонялись от линейных. Вплавляя в полупроводник вещества, дающие омические контакты к материалу противоположного типа проводимости, удавалось получать выпрямляющие контакты. ВАХ омических контактов сохраняли свою линейность в диапазоне температур от 77 до 1000 К и выше. Удельные сопротивления контактов к некоторым полупроводникам приведены в таблицах. Отмечается, что вплавленные лазерным импульсом контакты не уступают по своим свойствам обычным, но их приготовление не требует нагрева всего образца. Кроме того, к лункам удобно присоединять термокомпрессией золотые вводы. Отметим попутно, что лазерную обработку можно использовать и вместо термокомп­рессии для подсоединения металлических выводов к отдельным элементам интегральных схем.

Импульсы рубинового лазера, работающего в режиме свобод­ной генерации, были использованы для получения омических контактов к арсениду галлия. Исходный материал га-типа был ле­гирован кремнием до концентрации 7-10¹⁶ см-³. Контактные пло­щадки имели форму квадрата со стороной 115 мкм. На поверх­ность арсенида галлия вакуумным напылением наносились вначале пленки Au (20 нм), а затем Ge (10 нм). Такая последовательность связана с тем, что верхний слой германия обеспечивает лучшее поглощение лазерного излучения и процесс протекает при энергиях в импульсе, значительно меньших порога разрушения. BAX контактов, полученных при энергии в импульсе 15 Дж/см², пока­зана на рис. 6.2. Числовые расчеты на ЭВМ дают в указанных условиях прирост температуры на поверхности до 600° С. При обычном стационарном нагреве приготовление контактов требует превышения температуры эвтектики Au—Ge (—356° С) на 100— 150° С, чтобы расплав растворил некоторую часть арсенида гал­лия. Аналогичный процесс происходил, по-видимому, и при им­пульсной обработке. Изготовленные с помощью лазера контакты Au—Ge имели удельное сопротивление 2 • 10~⁶ Ом; см-². Это зна­чительно ниже величин, достигаемых стационарным вплавлением Au—Ge, и соответствует лучшим результатам при исполь­зовании Au—Ge—Ni.

Было проведено комплексное исследование свойств контактов к арсениду галлия для разных комбинаций металлов, подложек и режимов лазерного облучения. Материал контак­тов наносился последовательно вакуумным напылением пленок Au—Ge (150 нм), Ni (40нм) и Аu (50 нм). На некоторые из образ­цов золото и никель не наносились. Для сплавления были исполь­зованы пять видов лазеров. Пятый был аргоновый ла­зер в непрерывном режиме (К = 0,51 мкм). Его применяли для сканирующего отжига при следующих основных параметрах:

размер пятна 185 мкм, мощность луча 2,5—4,0 Вт и скорость ска­нирования 0,13—0,43 см/с. Соответственно это обеспечило удель­ную мощность 9—15 кВт/см², удельную энергию 0,4—1,6 кДж/см² и время экспозиции 43—142 мс. После лазерной обработки ис­следовались BAX контактов в сравнении с приготовленными обычным способом на тех же материалах. Некоторые контакт­ные площадки были сфотографированы в сканирующем электрон­ном микроскопе (СЭМ).

Самое низкое удельное сопротивление контактов после импульсного вплавления было 10-⁶ Ом-см², в то время как стационарная обработка давала 5-10 -⁵ Ом-см². После импульсного воздействия морфология по­верхности по снимкам в СЭМ имеет лучший вид, чем после обыч­ного вжигания. На двух пластинах с изготовленными контак­тами были созданы полевые транзисторы. Если контактные пло­щадки получались с помощью импульсов неодимового лазера, свойства приборов были удовлетворительными. Лучшие харак­теристики достигались с применением сканирующего режима. Для изготовления контактов целесообразнее использовать длительные импульсы или сканирующие лучи, поскольку уро­вень повреждений получается ниже. В том случае, когда приме­няются наносекундные импульсы, рекомендуется выбрать излу­чение с энергией квантов, меньшей ширины запрещенной зоны. О получении хороших контактов лазерным вплавлением Au—Ge в GaAs сообщали и другие исследователи.

До сих пор речь шла о напыленных контактах. Имеются также работы, в которых для приготовления контактов использовалась ионная имплантация с последующим импульсным отжигом. В од­ном из первых исследований для создания контактов к арсе-ниду галлия n-типа в подложки внедряли 10¹⁶ см-² ионов теллура с энергией 50 кэВ, а затем отжигали наносекундными импульсами неодимового лазера. Лазер работал в пульсирующем режиме (/ =.11 кГц, Ти = 125 не) и необходимая площадь отжигалась последовательным перемещением луча, сфокусированного в пят­но диаметром 35 мкм. При отжиге имплантированных слоев удельная мощность в пятне составляла 12—40 МВт/см². По дан­ным обратного рассеяния после отжига в узлы восстановленной решетки попадало свыше 90% атомов теллура, что эквивалентно десятикратному превышению предела растворимости. На поверх­ности было замечено выделение галлия. После его удаления в со­ляной кислоте и катодного распыления 5 нм арсенида галлия на поверхность наносились последовательно 100 нм титана и 150 нм платины. Приготовленные таким образом контакты имели удель­ное сопротивление около 2-10-⁵ Ом-см².

Эксперименты по сравнению качества омических контактов, полученных имплантацией либо осаждением индия с последую­щим лазерным отжигом, осуществлялись на имплантирован­ных слоях и на объемном арcениде галлия, вырезанном в плос­кости (100). Уровень легирования исходных образцов был порядка 10¹⁸ см-³. В обоих случаях в оптимальных условиях контакт­ное сопротивление приближалось к 10-⁴ Ом-см², хотя использование напыленных слоев ухудшает контролируемость процесса, а при толщине слоя In менее 10 нм он улетает с поверхности, не смешиваясь с GaAs. Авторы высказали мнение, что формиро­вание тройного соединения InxGA1-xAs на поверхности арсенида галлия снижает потенциальный барьер и облегчает последую­щее контактирование к подложке. Особо отмечалось, что для вплавления напиленных металлических пленок целесообразно использовать облучение образцов с тыльной стороны СО2 лазе­ром. Его излучение слабо поглощается в подложке, и основная энергия выделяется на границе металл—полупроводник.

Хороших результатов удалось добиться при вжигании кон­тактов Аu—Ge/Pt в полуизолирующий арсенид галлия <100>, имплантированный 10¹³ см-² ионов селена с энергией 400 кэВ. Металлы напылялись последовательно: 130 нм (12% Се — 88% Au) и 30 нм Pt. Отжиг проводился импульсами электронов длительностью 10-⁷ с. Потенциал ускорения составлял 20 кВ, а энергия в импульсе для оптимальных условий вжигания лежа­ла в пределах 0,3—0,5 Дж/см². Импульсный электронный отжиг обеспечивал контактное сопротивление до 4-Ю-⁷ Ом-см². Для сравнения отжиг аналогичных образцов в течение 2 мин при 400° С формировал контакты с сопротивлением 1,3 10-⁵ Ом-•см². Измерение профилей распределения элементов по глубине методом Оже-спектроскопии показало, что при импульсном от­жиге взаимное перемешивание металлов и арсенида галлия мало, в то время как после двухминутного прогрева оно более значи­тельное. Предположительно, что в этом заключена причина сни­жения контактных сопротивлений в случае вжигания электрон­ными импульсами.

Краткий обзор по применению импульсного лазерного и элек­тронного отжигов для приготовления контактов к арсениду гал­лия n-типа содержится в.

Возможности создания контактов импульсными методами ис­следовались на фосфиде индия. Образцы p-InP имплантировали ионами цинка или кадмия с энергией 30 кэВ. Для от­жига были использованы неодимовый и рубиновый лазеры в ре­жиме модулированной добротности. После импульсной обработки на контактные площадки наносилось золото. Лазерное пятно фо­кусировалось с помощью линзы, так, что продольным переме­щением образцов удельную мощность излучения можно было регулировать в нужных пределах. Для достижения низких кон­тактных сопротивлений необходимо было использовать такие ре­жимы импульсной обработки, чтобы ограничиться минимальной глубиной проплавления, соответствующей пробегу ионов. Желательно также уменьшать и сам пробег, применяя внедрение ионов малой энергии. Анализ состава приповерхностных слоев методом масс-спектрометрии вторичных ионов пока­зал, что избыточный нагрев поверхности приводит к частичной потере имплантированной примеси и это ухудшает свойства кон­тактов. В целом использование импульсной обработки для создание омических контактов выглядит достаточно перспективным, учитывая потенциальные преимущества метода и постепенное вовлечение в микроэлектронику новых материалов, которые либо плохо переносят нагрев, либо тугоплавких. Судя по имеющимся данным, остаточные нарушения структуры не создают особых помех для получения контактов. Кроме того, как известно, наличие дефектов в приконтактной области играет положительную роль, ускоряя рекомбинацию инжектированных носителей заряда.

Дефекты и контроль качества омических контактов:

В производстве полупроводниковых микросхем под термином " металлизация" подразумевают омические контакты к активным областям, а также контактные площадки для подсоединения структуры к выводам корпуса или к пассивной части ГИМ. Надежность микросхем в значительной степени определяется качеством металлизации. Основные виды отказов микросхем из-за дефектов металлизации:

1. Разрывы металлизации на ступенях, в местах пересечений проводников разных уровней или в местах межуровневых контактов;

2. Короткие замыкания одного или различных уровней металлизации;

3. Разрывы в областях повышенного последовательного сопротивления проводников.

Разрывы металлизации могут появиться как следствие проявления свойств металлов и недостаточной их согласованности с полупроводником и маскирующей пленкой. Основные механизмы разрушения металлизации:

1. Образование интерметаллических соединений;

2. Коррозия и электродиффузия;