低比接触电阻欧姆电极制备工艺研究

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欧姆接触的质量直接影响器件的功耗、效率等性能指标,欧姆接触制备工艺是集成电路和半导体器件制造的关键工艺之一。一般的金属-半导体直接接触制备的欧姆接触因受到半导体表面态的影响,往往存在由于费米能级被钉扎而产生的一定高度的势垒,导致接触电阻较大。在金属和半导体之间加入了超薄绝缘层形成的金属-绝缘体-半导体(Metal Insulator semiconductor,MIS)结构型欧姆接触可以有效拟制费米能级钉扎效应,降低肖特基势垒高度,从而可获得低比接触电阻的欧姆接触。研究、开发MIS型欧姆接触制备工艺具有较强的实用性。  本文在介绍欧姆接触相关理论的基础上,制定了不同介质层、不同衬底的MIS型欧姆接触制备工艺方案,进行了欧姆电极制备的工艺实验,同时还进行了不同电极材料的工艺对比实验,得到了系列实验样品。利用椭偏仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱以及半导体特性分析仪等测试手段表征了实验样品,重点分析了不同绝缘层厚度对肖特基势垒高度的影响和对不同工艺得到的比接触电阻值的影响。主要结果如下:  在n型和p型Si衬底上均制备出了MIS型欧姆接触:在n型衬底上,在68%的硝酸溶液中氧化1min,淀积金属Ti,形成Ti/SiO2/Si型欧姆接触,最低比接触电阻为1.05×10-5Ω·cm2;在p型衬底上,通过68%的硝酸溶液氧化3min,淀积金属A1并退火后形成的A1/A12O3/SiO2/Si型结构,最低比接触电阻可达5.5×10-7Ω·cm2。采用硝酸氧化、淀积金属电极A1、低温退火形成A1/A12O3/SiO2/Si型欧姆接触的方法,具有比接触电阻低、工艺简单、成本低的优势,该方法为制备MIS型欧姆接触提供了一条新的途径。基于论文中实验样品的测试、分析结果,初步确定了Si衬底上MIS型欧姆接触制备工艺。
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