摘 要：研究了離子束濺射制備的au/zn/au/p-inp歐姆接觸的界面特性。在480℃退火15s比接觸電阻達到最小，為1.4×10-5ω·cm2。利用俄歇電子能譜（aes）和x射線光電子能譜（xps）研究了接觸界面的冶金性質。實驗結果表明,在室溫下inp中的in就可以擴散到接觸的表面，退火后可與au形成合金。退火后，zn的擴散可以在p-inp表面形成重摻雜層，從而降低接觸勢壘高度，減小勢壘寬度，有助于歐姆接觸的形成；在接觸與p-inp的界面產生一個p聚集區(qū)，同時au與inp反應生成au2p3，其p的2p3/2電子的結合能約為129.2ev。
關鍵詞：俄歇電子能譜；x射線光電子能譜；歐姆接觸；界面 中圖分類號：tn305.93 文獻標識碼：a 文章編號：1003-353x(2005)10-0011-04 1 引言 inp單晶襯底已廣泛用于制備長波長光纖通信的激光器和探測器。制備良好的歐姆接觸是獲得高性能器件的關鍵。對于p-inp的歐姆接觸，用得最早的是au/be[1]，au/zn[2]合金膜系，但是be具有毒性，而zn與inp的黏附性不好，ti-pt-au[3]非合金膜系只有p型材料表面濃度大于1019cm-3時，比接觸電阻才能達到6×10-6w·cm2，一般只有10-4w·cm2數(shù)量級。au與inp的黏附性比zn與inp的黏附性要好，因此可以采用au/zn/au夾層接觸，但接觸機理仍需進一步的研究。 本文主要研究了離子束濺射制備的au/zn/au/p-inp歐姆接觸的界面特性。通過比接觸電阻的測量獲得了形成良好歐姆接觸的退火條件，并利用俄歇電子能譜（aes）和x射線光電子能譜（xps）分析了元素的分布和界面的反應特性，進而分析了形成歐姆接觸的機理。 2 實驗 樣品是液封直拉法生長(lec)的（100）inp單晶，厚度500μm左右，zn摻雜，載流子濃度為(2～3)×1018cm-3。拋光的樣品經有機溶劑清洗后，放入h2so4·h2o2·h2o（3:1:1）中腐蝕5min，去離子水清洗，高純n2吹干。放入離子濺射鍍膜儀中，正面和背面分別生長au(20nm)/zn(70nm)/au(200nm)。正面光刻歐姆接觸圖形，接觸區(qū)域為圓形，圓直徑為100～400μm。制備好的樣品在n2環(huán)境下快速熱退火，退火溫度為400～500℃，時間為15s～2min，用keithly236電流/電壓源測量接觸間的i-v特性。 3 實驗結果與討論 3.1 電學特性
在不同退火條件下，同一樣品上兩相同直徑接觸圓間的i-v特性如圖1所示。在圖中可以看出在490℃，15s和480℃，15s條件下接觸為歐姆接觸；而500℃，15s條件下接觸為肖特基接觸。比接觸電阻是采用cox and strack[4]方法測量的，其方法是通過測量正面不同直徑圓形接觸與背面整個接觸之間的電阻，進而獲得比接觸電阻。正面接觸圓與背面接觸之間的電阻與圓的直徑滿足方程
式中，rm為接觸圓到背面的總電阻；rc為比接觸電阻；ρb為襯底體電阻率；r0為背面的擴展電阻；d為正面接觸圓的直徑；t為樣品的厚度。對形成歐姆接觸的兩個退火條件的樣品測量其rm值，rm與1/d的關系如圖2中點所示。利用式(1)對實驗點進行擬合，可得在480℃，退火15s條件的比接觸電阻rc=1.4×10-5ω·cm2，在490℃，15s退火條件的比接觸電阻rc=5.7×10-5ω·cm2。
3.2 zn在形成歐姆接觸中的作用
圖3是未退火的樣品和480℃退火15s后的樣品的aes深度分析。從圖中可以看出，退火后au向inp內擴散，in已經擴散到了au的表面，而p沒有擴散到au的表面，在au與inp的界面附近聚集。zn也明顯地向內擴散，并已經穿過了inp的表面。 經過480℃，15s的快速熱退火inp內的in元素向外擴散直至表面，擴散出來的in與生長的au層形成合金。同時退火使得zn向inp擴散，zn的進入可以起到受主的作用，使p-inp表面附近形成一個重摻雜區(qū)域，空穴就可以通過隧穿的方式穿越勢壘。因此zn的引入可以在p-inp表面形成重摻雜層，從而起到降低接觸勢壘高度和減
（中國科學院上海技術物理研究所，傳感技術國家重點實驗室，上海 200083 |
摘 要：研究了離子束濺射制備的au/zn/au/p-inp歐姆接觸的界面特性。在480℃退火15s比接觸電阻達到最小，為1.4×10-5ω·cm2。利用俄歇電子能譜（aes）和x射線光電子能譜（xps）研究了接觸界面的冶金性質。實驗結果表明,在室溫下inp中的in就可以擴散到接觸的表面，退火后可與au形成合金。退火后，zn的擴散可以在p-inp表面形成重摻雜層，從而降低接觸勢壘高度，減小勢壘寬度，有助于歐姆接觸的形成；在接觸與p-inp的界面產生一個p聚集區(qū)，同時au與inp反應生成au2p3，其p的2p3/2電子的結合能約為129.2ev。
關鍵詞：俄歇電子能譜；x射線光電子能譜；歐姆接觸；界面 中圖分類號：tn305.93 文獻標識碼：a 文章編號：1003-353x(2005)10-0011-04 1 引言 inp單晶襯底已廣泛用于制備長波長光纖通信的激光器和探測器。制備良好的歐姆接觸是獲得高性能器件的關鍵。對于p-inp的歐姆接觸，用得最早的是au/be[1]，au/zn[2]合金膜系，但是be具有毒性，而zn與inp的黏附性不好，ti-pt-au[3]非合金膜系只有p型材料表面濃度大于1019cm-3時，比接觸電阻才能達到6×10-6w·cm2，一般只有10-4w·cm2數(shù)量級。au與inp的黏附性比zn與inp的黏附性要好，因此可以采用au/zn/au夾層接觸，但接觸機理仍需進一步的研究。 本文主要研究了離子束濺射制備的au/zn/au/p-inp歐姆接觸的界面特性。通過比接觸電阻的測量獲得了形成良好歐姆接觸的退火條件，并利用俄歇電子能譜（aes）和x射線光電子能譜（xps）分析了元素的分布和界面的反應特性，進而分析了形成歐姆接觸的機理。 2 實驗 樣品是液封直拉法生長(lec)的（100）inp單晶，厚度500μm左右，zn摻雜，載流子濃度為(2～3)×1018cm-3。拋光的樣品經有機溶劑清洗后，放入h2so4·h2o2·h2o（3:1:1）中腐蝕5min，去離子水清洗，高純n2吹干。放入離子濺射鍍膜儀中，正面和背面分別生長au(20nm)/zn(70nm)/au(200nm)。正面光刻歐姆接觸圖形，接觸區(qū)域為圓形，圓直徑為100～400μm。制備好的樣品在n2環(huán)境下快速熱退火，退火溫度為400～500℃，時間為15s～2min，用keithly236電流/電壓源測量接觸間的i-v特性。 3 實驗結果與討論 3.1 電學特性
在不同退火條件下，同一樣品上兩相同直徑接觸圓間的i-v特性如圖1所示。在圖中可以看出在490℃，15s和480℃，15s條件下接觸為歐姆接觸；而500℃，15s條件下接觸為肖特基接觸。比接觸電阻是采用cox and strack[4]方法測量的，其方法是通過測量正面不同直徑圓形接觸與背面整個接觸之間的電阻，進而獲得比接觸電阻。正面接觸圓與背面接觸之間的電阻與圓的直徑滿足方程
式中，rm為接觸圓到背面的總電阻；rc為比接觸電阻；ρb為襯底體電阻率；r0為背面的擴展電阻；d為正面接觸圓的直徑；t為樣品的厚度。對形成歐姆接觸的兩個退火條件的樣品測量其rm值，rm與1/d的關系如圖2中點所示。利用式(1)對實驗點進行擬合，可得在480℃，退火15s條件的比接觸電阻rc=1.4×10-5ω·cm2，在490℃，15s退火條件的比接觸電阻rc=5.7×10-5ω·cm2。
3.2 zn在形成歐姆接觸中的作用
圖3是未退火的樣品和480℃退火15s后的樣品的aes深度分析。從圖中可以看出，退火后au向inp內擴散，in已經擴散到了au的表面，而p沒有擴散到au的表面，在au與inp的界面附近聚集。zn也明顯地向內擴散，并已經穿過了inp的表面。 經過480℃，15s的快速熱退火inp內的in元素向外擴散直至表面，擴散出來的in與生長的au層形成合金。同時退火使得zn向inp擴散，zn的進入可以起到受主的作用，使p-inp表面附近形成一個重摻雜區(qū)域，空穴就可以通過隧穿的方式穿越勢壘。因此zn的引入可以在p-inp表面形成重摻雜層，從而起到降低接觸勢壘高度和減
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