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研究生:何俞憲
研究生(外文):Yu-Shian-Ho
論文名稱:P型氮化鋁鎵歐姆接觸金屬接面特性之研究
論文名稱(外文):Study of ohmic contacts to p-type AlGaN
指導教授:洪榮木,賴芳儀
指導教授(外文):Rong-Moo Hong,F. I. Lai
學位類別:碩士
校院名稱:清雲科技大學
系所名稱:電子工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:53
中文關鍵詞:氮化鋁鎵特徵值電阻環型傳輸線模型歐姆接觸
外文關鍵詞:AlGaNspecific contact resistancecircle transmission line modelohmic contact
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本篇論文針對P型氮化鋁鎵(P-type AlGaN)材料之歐姆接觸在電極之製作,在製程上提出兩種不同的金屬組合鉑/鈀/金(Pt/Pd/Au)與鈀/金(Pd/Au)方法來製作歐姆接觸,並研究其差異性,在論文中金屬薄膜製程上採用環型傳輸線模型(CTLM)方法,研究金屬-半導體在不同退火溫度條件下,量測其電流-電壓特性,並計算其特徵值電阻,目的是為了改善金屬與半導體之間介面的良好歐姆接觸。
實驗指出多層金屬鉑/鈀/金(15/5/10nm),比雙層金屬鈀/金(50/10nm)對p-AlGaN歐姆接觸組合更能降低特徵電阻。亦發現利用高溫活化製程對金屬之影響,在鉑厚度為10nm,其退火特徵值電阻以可以大大降低到~10^-4(Ω-cm^2),高溫活化製程對於歐姆接觸有明顯的改善外,增加電極層鉑不僅可以幫助接面形成良好的歐姆接觸特性,更可以有較低之特徵接觸電阻值,實驗結果顯示金屬與p-型氮化鋁鎵結構, Pt/Pd/Au金屬厚度分別為15/5/10nm的條件下,在熱處理溫度700℃的氮氣環境下退火1分鐘,可得到較低之特徵接觸電阻值4.1×10^-4Ω-cm^2。
This paper ohmic contact the material extremely manufactures in view of the P-type AlGaN in the electricity, in the regulation proposed two kind of different metals groups Pt/Pd/Au and the Pd/Au method manufactures the ohm contact, and studies its difference, in the metal thin film system regulation uses the circle transmission line model (CTLM), the research metal - semiconductor under the different annealing temperature condition, surveys its electric current – voltage characteristic, and calculates its specific contact resistance, .The goal is for improve between the metal and the semiconductor lies between the surface good ohm contact.
The experiment pointed out multilayered metal a, can reduce the characteristic resistance compared to double-decked metal b to the p-AlGaN ohmic contact combination. Also discovered the use high temperature activation system regulation to influence the metal, increases Pt thickness 10nm scope, its anneal specific contact resistance by may greatly reduce to 10^-4(Ω-cm^2), the high temperature activation system regulation has outside the distinct improvement regarding the ohm contact, increases the electrode level platinum not only to be allowed to help the composition plane to form the good ohm contact characteristic, may have comparatively lowers the characteristic specific contact resistance number, the experimental result demonstration metal and p-type AlGaN structure, a metal thickness respectively is under the 15/5/10nm condition, under the heat treatment temperature 700℃ nitrogen environment anneal 1 minute, may obtain comparatively lowers characteristic specific contact resistance number 4.1×10^-4Ω-cm^2.
目錄
中文摘要i
英文摘要ii
誌謝iv
目錄v
表目錄vii
圖目錄viii
符號說明x
第一章 緒論1
1.1 研究背景1
1.2 研究目的與動機3
第二章 半導體理論分析4
2.1蕭特基能障二極體5
2.2金屬-半導體歐姆接觸7
2.3 氮化鋁鎵/氮化鎵結構9
第三章 半導體製程與量測分析10
3.1研究動機10
3.2 歐姆接觸電極製程10
3.2.1 試片切割10
3.2.2 試片清洗11
3.2.3 黃光微影製程(Optical Lithography)12
3.2.4 蒸鍍金屬與圖形剝離(Lift Off)15
3.3 量測分析17
3.3.1 傳輸線模式(Transmission Lin Model, TLM)
3.3.2 環狀傳輸線模式(Circle Transmission Line Model, CTLM)21
3.3.3 電流-電壓(Current-voltage)特性量測22
3.4 量測儀器23
3.4.1曝光機23
3.4.2熱蒸鍍機(Thermal evaporator)23
3.4.3 氧化高溫爐24
3.4.4 原子力顯微鏡(AFM)表面分析24
第四章 實驗結果討論27
4.1 晶片的基本結構 27
4.2 鉑/鈀/金電極歐姆特性分析29
4.3 鈀/金電極歐姆特性分析43
第五章 結論51
參考文獻52
簡歷54
表目錄
表4.1鉑/鈀/金(2nm/5nm/10nm), ambient30
表4.2鉑/鈀/金(2nm/5nm/10nm), ambient,熱穩定性32
表4.3鉑/鈀/金(5nm/5nm/10nm),蒸鍍速度33
表4.4鉑/鈀/金(5nm/5nm/10nm), ambient34
表4.5鉑/鈀/金(10nm/5nm/10nm), ambient36
表4.6鉑/鈀/金(10nm/5nm/10nm), ambient,熱穩定性37
表4.7鉑/鈀/金(15nm/5nm/10nm), ambient39
表4.8鉑/鈀/金(15nm/5nm/10nm), ambient,熱穩定性40
表4.9鈀/金(20nm/10nm), ambient,44
表4.10鈀/金(40nm/10nm), ambient,46
表4.11鈀/金(50nm/10nm), ambient,48
表4.12鈀/金(50nm/10nm), ambient,熱穩定性49
圖目錄
圖2.1對於 理想金屬與半導體接觸之前與熱平衡5
圖2.2對於 理想金屬與半導體接觸之前與熱平衡5
圖2.3對於 理想金屬與半導體接觸之前與熱平衡6
圖3.1 (a)光阻塗佈13
圖3.1 (b)加熱板上加熱軟烤13
圖3.1 (c)曝光14
圖3.1 (d)加熱板上硬烤14
圖3.1 (e)曝光反轉14
圖3.1 (f)顯影15
圖3.2 (a)蒸鍍金屬 16
圖3.2 (b) life-off 16
圖3.3 傳輸線模式測試結果圖17
圖3.4 傳輸線模式電流流動與電壓量測示意圖18
圖3.5電流流經半導體與金屬的最小電阻路徑以等效電路模式圖19
圖3.6 總電阻與各接觸點間隔d的關係圖20
圖3.7 Circle Transmission Line Model 測試架構圖21
圖3.8 曝光對準機 25
圖3.9 真空蒸鍍機25
圖3.10 氧化高溫盧 26
圖4.1 參雜Mg的AlGaN/GaN磊晶結構示意圖28
圖4.2 環形傳輸線模式示意圖28
圖4.3 環形傳輸線模式光學顯微鏡照片圖28
圖4.4 鉑/鈀/金(2/5/10nm)不同溫度影響I-V特性關係圖30
圖4.5 鉑/鈀/金(2/5/10nm)熱穩定I-V特性關係圖31
圖4.6 鉑/鈀/金(2/5/10nm)總電阻值與間距關係圖32
圖4.7鉑/鈀/金(5/5/10nm)不同溫度影響I-V特性關係圖34
圖4.8鉑/鈀/金(10/5/10nm)不同溫度影響I-V特性關係圖36
圖4.9鉑/鈀/金(10/5/10nm) 熱穩定I-V特性關係圖37
圖4.10鉑/鈀/金(15/5/10nm)不同溫度影響I-V特性關係圖38
圖4.11鉑/鈀/金(15/5/10nm)熱穩定I-V特性關係圖40
圖4.12鉑/鈀/金(15/5/10)金屬電極經700℃,一分鐘熱處理後之表面圖41
圖4.13鉑/鈀/金(15/5/10)金屬電極經700℃,二分鐘熱處理後之表面圖41
圖4.14鉑/鈀/金(15/5/10)金屬電極經700℃,三分鐘熱處理後之表面圖42
圖4.15鈀/金(20/10nm)不同溫度影響I-V特性關係圖44
圖4.16鈀/金(40/10nm)不同溫度影響I-V特性關係圖46
圖4.17鈀/金(50/10nm)不同溫度影響I-V特性關係圖47
圖4.18鈀/金(50/10nm) 熱穩定I-V特性關係圖49
圖4.19鈀/金(50nm/10nm)金屬電極未退火之表面50
圖4.20鈀/金(50nm/10nm)金屬電極700℃之表面50
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