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研究生:林信力
研究生(外文):Hsin-li Lin
論文名稱:金磷化鎵(111)單晶片的合金化熱製程研究
論文名稱(外文):The study of Au metallization layers on GaP(111) after thermal processes
指導教授:鄭偉鈞
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:128
中文關鍵詞:磷化鎵金鈹合金
外文關鍵詞:GaPAuBe
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摘 要
本實驗以p型磷化鎵(GaP)二元晶片為基材,以熱蒸鍍法依序蒸鍍Au、AuBe、及Au等三層金屬薄膜於磷化鎵晶片上,再用快速升降溫爐或傳統管狀爐等兩種不同之加熱方式,進行試片之歐姆接觸合金化熱處理。
磷化鎵經合金化熱處理後,以電流-電壓特性曲線分析其金屬/半導體的接觸性質,再以X光繞射儀(XRD)、高解析穿透式電子顯微鏡(HRTEM)、歐傑電子能譜儀(AES)、及分析穿透式電子顯微鏡(AEM)等儀器,分析此合金層經合金化熱處理後之材料特性及微觀結構。
磷化鎵晶片經電流-電壓的電性曲線分析結果,發現磷化鎵晶片經450或500℃的快速升降溫爐熱處理20秒與磷化鎵晶片在485或520℃的傳統爐管熱處理15分鐘的比較,於定電流條件下,有較佳的順向偏壓值(VF)。
由XRD分析得知,剛沉積後的金屬薄膜層為Au與Au3Be兩合金相的混合結構;當試片經快速升降溫熱處理後,若設定溫度為350或400℃時,金屬薄膜層之相結構與沉積後之金屬薄膜層類似,為Au與Au3Be兩合金相的混合結構;當快速升降溫之熱處理溫度升至450或500℃時,此金屬層之相結構即轉變成為Au與β-AuGa兩合金相的混合結構,此一結果與試片經傳統爐管485或520℃熱處理類似。
於AEM分析結果可知,當試片經快速升降溫爐450或500℃熱處理後,金屬薄膜層和磷化鎵間的交互擴散非常明顯,於金屬層中靠近磷化鎵界面附近,會形成一區淺色片狀的結晶結構,使用EDS分析知此淺色片狀結構的含磷量非常高,為富磷的結晶相區,而再經AES之成份縱深分佈分析,比對得知此區應為富磷與富鈹的結晶相,所以綜合由EDS與AES的成份分析結果,推論此層淺色片狀區域應為鈹磷的化合物。經由AEM的擇區繞射分析,知此鈹磷化合物具面心立方結晶結構之晶格,其晶格常數a=4.996 Å。且此鈹磷化合物與磷化鎵單晶片基材有立方晶與立方晶之方向對應關係;而此具面心立方結晶結構之鈹磷化合物所顯示之結晶結構,與現有已知鈹磷化合物的結晶結構皆不同,故此鈹磷化合物應為於鈹磷二元系統中,首次被發現的結晶結構相。
試片經快速升降溫爐450或500℃熱處理後,金屬膜之相結構相的分佈,由外向內分別為Au+β-AuGa、鈹磷化合物、金的三種不同區域;而經傳統爐管合金化熱處理之磷化鎵晶片,其金屬薄膜層之組成為金、β-AuGa、與鈹磷化合物等三相混合。由TEM的觀察再比對電流-電壓的電性曲線,我們可知歐姆接觸的應是在界面的含鎵與磷的金合金與磷化鎵的接觸,如此的界面即為歐姆接觸界面,可降低界面空間電荷區的位能障壁降低,當此種界面的此磷化鎵化合物半導體於外加順向偏壓時,電流便易於導通。
Abstract
We have studied the metallization layers of Au/AuBe/Au on GaP(111) substrates. We evaporated the Au/AuBe/Au layers onto the GaP(111) wafers by a thermal evaporation method. After the evaporation process the GaP wafers were annealed in either traditional tube furnace or rapid thermal annealing (RTA) furnace for the alloying processes to let the GaP wafers have Ohmic contact property. We measured the I-V curves of the wafers for the Ohmic contact tests and compared the results with those analyses in the material testing equipments such as XRD, TEM, and AES to figure out the relationships between Ohmic contact and the changes in the microstructure of the Au/GaP interface.
For I-V curve tests, the corresponding voltages at constant applied current for the wafers annealed in the rapid thermal processes at 450 or 500 oC for 20 seconds are slightly lower or better than those annealed in the traditional tube furnace at 485 and 520 oC for 15 minutes, while the corresponding voltages are extremely high for the wafers annealed in RTA at 350 and 400 oC.
The XRD analysis in the Au/AuBe/Au layers on the GaP wafers indicated that the metal layers are mixed with Au and Au3Be phases in the as-deposited condition and RTA processes at 350 and 400 oC. The metal layers are Au and b-AuGa phases in the traditional annealing process and RTA processes at 450 and 500 oC.
In the TEM study we found that the microstructure mophologies in Au/AuBe/Au layers on GaP substrates in the RTA processes for temperatures lower than 400 oC were similar to that in the as-deposition condition. The Au/AuBe/Au layers on the GaP substrates have been changed dramatically into at least three distinct layers for all the wafers annealed in the RTA processes at 450 and 500 oC. The layers near the GaP substrate and the layer near the free surface are probably composed of Au and b-AuGa phases. The median layer with lighter contrast in the TEM bright field image is BeP compound. We, thus, derived the conclusion by judging from both the P signal in the EDX analysis and P and Be signals near the GaP interface in the AES depth profile analysis.
Comparing the phenomena in the I-V curves with the observations in the TEM study, we found that the Ohmic contact did happen at the Au + b-AuGa/GaP interface. Therefore, the formation of b-AuGa and contact with GaP is the main contribution for the Ohmic contact of the Au/GaP system, while the P is trapped by Be to form BeP compound with thin plate-shape in the metal layer near the interface should have had some contribution to the I-V curve behavior.
The BeP compound formed in the metal layer near GaP substrate, and the lattice of the BeP compound has cubic to cubic orientation relationships with that of GaP from the TEM observations. The BeP compound belongs to face-centered cubic in the Bravais lattices. The lattice constant of the BeP is about 4.996 Å for comparing it with that of GaP. The cubic lattice of the BeP compound does not belong to any known binary BeP system. Therefore, we can jump to a conclusion that the BeP compound formed in the present system is the first time observation in the literature.
目 錄
第一章 前言 1
第二章 文獻回顧 3
2.1快速加熱製程 3
2.2電子轉移機制 5
2.3 LEDs的注入機制 6
2.4金與磷化鎵相變化機制 7
2.5歐姆接觸與蕭基接觸 8
第三章 實驗設備與原理 15
3.1高溫蒸鍍系統 15
3.2維明LED-628點測機 15
3.3 X光繞射分析儀 16
3.3.1對稱性布拉格繞射法 16
3.3.2低掠角X光繞射 17
3.4歐傑電子能譜儀 17
3.4.1歐傑電子能譜儀實驗設置 18
3.4.2歐傑電子能譜實驗原理 19
3.5 TEM之結構及成像原理 21
第四章 實驗步驟 33
4.1實驗流程 33
4.2薄膜蒸鍍 33
4.3熱處理方式 34
4.4維明LED-628點測機量測 34
4.5 X光繞射儀分析 35
4.6歐傑電子能譜儀 35
4.7 XTEM試片製作 36
4.8高解析穿透式電子顯微鏡 37
4.9分析穿透式電子顯微鏡分析 39
第五章 結果與討論 43
5.1電流-電壓的電性曲線 43
5.2 X光繞射分析 45
5.3 HRTEM分析 48
5.3.1 沉積金膜後磷化鎵晶片之分析 48
5.3.2 快速升降溫350℃熱處理 49
5.3.3 快速升降溫400℃熱處理 49
5.3.4 快速升降溫450℃熱處理 51
5.3.5 快速升降溫500℃熱處理 52
5.3.6 傳統熱處理爐管485℃熱處理 53
5.4 EDS成份分析 54
5.5 AES分析 55
5.6 AEM微結構分析 58
5.6.1 磷化鎵晶片之分析 60
5.6.2 第一層合金之分析 60
5.6.3 鈹磷化合物之分析 62
5.6.4 Au與β-AuGa相之分析 63
5.6.5 鈹磷化合物與金、磷化鎵之結晶方向關係 64
5.6.6 試片經傳統爐485℃熱處理之AEM分析 65
第六章 結論 116
參考文獻 118
附錄 121
參考文獻
1. ”發光二極體及其應用”,工業技術研究院工業材料研究所 (1991)。
2. A. Piotrowska, A. Guivarćh, and G. Pelous, Solid-State Electronics Vol. 26, No.3, 179 (1983).
3. Toshimasa Ishida, Shigeo Wako and Shintaro Ushio, “Contact and Interconnect Formation on Compound Semiconductor Devices by Ionized-Cluster Beam Deposition ”, Thin Solid Films, 39, pp.227-235 (1976).
4. Donald A. Neamen, Semiconductor Physics and Devices-Basic principle(1992).
5. Yicheng Lu, T. S. Kalkur, and C. A. Paz de Araujo, J. Electrochem. Soc. Vol. 136 No. 10, 3123 (1989).
6. A. Katz, P. M. Thomas, S. N. G. Chu, J. W. Lee, and W. C. Dautremont-Smith, J. Appl. Phys. 66, (5) 2056 (1989).
7. Hong Xiao, ”Introduction to Semiconductor Manufacturing Technology”, Prentice Hall (2001).
8. 莊達人,”VLSI製程技術”,高力出版社 (1997)。
9. 余合興,”光電子學-原理及應用”,中央圖書出版社出版 (1985)。
10. A. Pioreowska, E. Kaminska, A. Barcz and J. Adamczeqska, Thin Solid Films 130, 231 (1985).
11. Shuichi Komatsu, Masako Nakahashi, and Yoshiyasu Koike, J. J. Appl. Phy. 20, 549 (1981).
12. E. Kaminska, A. Piotrowska, A. Barcz AND J. Adamczeqska, Solid-State Electronics 29, 279 (1986).
13. B. Pécz, R. Veresegyházy, G. Radnóczi, A. Barna, I. Mojzes, O. Geszti, and Gy. Vincze, J. Appl. Phys. 70 (1), 332 (1991).
14. Taeil Kim, and D. D. L. Chung, Thin Solid Films, 147, 177 (1987).
15. 張景學、吳昌崙,”半導體製造技術”,文京出版 (1998)。
16. 李正中,”薄膜光學與鍍膜技術”,藝軒圖書出版社(1999)。
17. 汪建民,”材料分析”,中國材料科學學會,(1998)。
18. 吳泰伯、許樹恩, “X光繞射原理與材料結構分析”,中國材料科學學會 (1996)。
19. 真空技術與應用”,行政院國家科學委員會精密儀器發展中心(2001)。
20. Omicron Ion Source Technical Manual, v2.3.
21. 潘扶民,電子月刊1卷2期96-103(1995)。
22. D. Briggs, M. P. Seah, “Practical Surface Analysis by Auger and X-ray Photoelectron Spectroscopy ”,John Wiley & Sons (1994).
23. 陳力俊等,”材料電子顯微鏡學”,國科會精儀中心 (1997)。
24. David B. Williams and vC. Barry Carter, “Transmission Electron Microscopy” PLENUM (1996).
25. Lawrence E. Davis etc., “Handbook of Auger Electron Spectroscopy” (1976).
26. D. Briggs, M. P. Seah, “Practical Surface Analysis Vol. 1”, Wiley (1990).
27. 潘扶民,國科會儀器總覽1-4(1998)。
28. 潘扶民,科儀新知11卷2期8-22(1989)。
29. Gatan公司, “Precision ion polishing system(PIPS)型錄”。
30. R. A. Donaton, K. Maex, A. Vantomme, G. Langouche, Y. Morciaux, A. St. Amour, and J. C. Sturm, Appl. Phys. Lett. 70, 1266 (1997).
31. L. Hultman, A. Robertsson, and H. T. G. Hentzell, J. Appl. Phys. 62(9),3647 (1987).
32. Z. Ma, and L. H. Allen, Phys. Rev. B 48, 15484 (1993).
33. H. L. Gaigher and N. G. Van der Berg, Thin Solid Films 68, 373 (1980).
34. C. Traeholt, J. G. Wen, V. Svetchnikov, H. W. Zandbergen, Physica C 230,297 (1994).
35. David B. Williams and vC. Barry Carter, “Transmission Electron Microscopy” PLENUM (1996).
36. M. A. Wall and A. F. Jankowski, Thin Solid Films 181, 313 (1989).
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1. 周齊武、杜榮瑞及顏信輝(民89),「我國會計系教學績效評量之探討」,會計研究月刊,第170期,第113-122頁.
2. 吳弘仁(民92),「創造附加價值的內部稽核」,內部稽核季刊,第43期,第31-34頁.
3. 林開誠(民92),「內部稽核的角色與定位」,內部稽核季刊,第44期,第35-37頁.
4. 呂惠民(民78),「如何成功的評估內部稽核的績效」,企業內部稽核會訊,第1期,第29-32頁.
5. 吳安妮(民91),「淺談平衡計分卡成功實施之精髓概念」,會計研究月刊,第198期,第26-32頁.
6. 吳安妮(民89),「績效評估之新方向」,主計月報,第530期, 第43-52頁.
7. 吳安妮(民86),「『平衡計分卡』轉換策略為行動」(下),會計研究月刊,第136期,第108-117頁.
8. 吳安妮(民86),「『平衡計分卡』轉換策略為行動」(中),會計研究月刊,第135期,第102-115頁.
9. 吳安妮(民86),「『平衡計分卡』轉換策略為行動」(上),會計研究月刊,第134期,第133-139頁.
10. 卜家翔(民91),「公務機關績效指標建構之研究」,審計季刊,第23卷第2期,第74-84頁.
11. 李建華(民88),「從平衡計分卡理論談會計教育績效指標之釐訂」,會計研究月刊,第163期,第33-36頁.
12. 胡至沛(民90),「績效管理:政府人事管理目前的趨勢」,考銓季刊,第26期,第83頁.
13. 黃永傳(民79),「論經濟部所屬國營事業內部稽核之職能」,企業內部稽核會訊,第2期,第20-24頁.
14. 陳安瑾(民91),「平衡計分卡與績效管理制度」,會計研究月刊,第196期,第115-121頁.
15. 劉正田,林維珩及袁玉珠(民91),「公共工程預算執行之策略性績效衡量指標-平衡計分卡之應用」,當代會計第3卷第2期,第149-181頁.
 
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