Диссертация (1144206), страница 14
Текст из файла (страница 14)
В практике отрасли сопротивлениеповерхности полупроводника Rs имеет размерность [Ω/□]. Эта единицаудобна, так как включает в себя толщину проводящей области в отличие отудельного сопротивления. Электрическое поверхностное сопротивление,численно равно электрическому сопротивлению в 1 Ω, образованномуэлементом поверхности, длина которого вдоль линии тока равна ширине.Таким образом, 1 Ω/□ численно равен сопротивлению поверхности междудвумя электродами длиной L расположенными на таком же расстоянии Lмежду собой.
Единица квадрат □ – безразмерна. Исходя из предположения,95что слоевое сопротивление полупроводника - Rs [Ω/□] неизменно, можнополучить следующее выражение для полного сопротивления.(3.3)Таким образом, Rt(L) – линейная функция длины L и, следовательно,экспериментальные значения сопротивления должны укладываются напрямую. На рисунке 44, схематично представлены типичные зависимостиполного сопротивления от длины зазора между контактами.Рисунок 44: TLM метод определения сопротивления омических контактовСопротивление контакта может быть получено путем линейнойинтерполяции зависимости Rt(L) от межэлектродного расстояния. Очевидночто, при L=0 величина Rt(0) составит удвоенное сопротивление омическогоконтакта - Rc [Ω].
Производная dRt(L)/dL соответственно используется дляопределенияслоевогосопротивленияэпитаксиальнойструктурыdRt(L)/dL = Rs/W.Для характеристики удельного сопротивления омических контактовиспользуются две величины разной размерности и разного физическогосмысла.Перваяхарактеризуетудельноесопротивлениеконтактакповерхности, обозначим его ρc [Ω·cm2]. Вторая величина характеризуетсопротивление контакта к каналу, на котором учтено падение напряжениявследствие протекания тока, и мы его обозначили выше как Rc [Ω·mm].96Для определения сопротивления контакта малой площади (или вусловиях большого Rs) удобно использовать величину ρc [Ω·cm2], иопределять сопротивление R следующим образом:R= ρc / Sc,(3.4)где Sc – площадь контакта.В случае контакта большой площади (или в условиях малого Rs)удобно использовать величину Rc [Ω·cm], а сопротивление определятьследующим образом:R= Rc / Wc,(3.5)где Wc – ширина контакта (в поперечном направлении по отношениюк току).
В таких условиях в протекании электрического тока участвуеттолько край контакта. С внутренних областей ток не стекает из-за отсутствияпадения напряжения. Напряжение не падает из-за протекания тока у границыконтакта. Можно показать [172], что характерная длина Lc, с которойпроисходит стекание тока равна:Lc=Rc/Rs ,(3.6)Масштаб длины Lc (transfer length) является тем пространственныммасштабом, который отличает случай контакта малой площади (Sc <<Lc2) отслучая контакта большой площади. В последнем случае в переносе токаучаствует только его край (Sc >> Lc2).Важно, что даже такие простые оценки пространственного масштабадаютточныевыражениядляпересчетаудельныххарактеристиксопротивления контакта ρc и Rc:(3.7)Таким образом, в настоящей работе будут использованы обехарактеристики удельного сопротивления омических контактов.973.5Оптическая эмиссионная спектроскопия плазмы (OES)Схема эксперимента для измерения OES спектра представлена нарисунке 45.
Установка для получения спектра представлена на рис. 46. Онасодержит: коллиматор со встроенной линзой, собирающей излучение изплазмы, соединенныйс оптическим портом плазменнойустановки,оптоволокно, соединяющее коллиматор со спектрометром, работающим вдиапазоне длин волн от 200 до 1200 нм и разрешением в 1нм, и системыобработки оптических спектров. OES метод применялся на установке,описанной ранее (см.
параграф 3.2) и использовался для регистрацииспектров оптической эмиссии разряда в азоте при различных частотах ВЧгенератора (100 kHz и 13.56 MHz).Рисунок 45: Схематическое изображениеэксперимента по регистрации OES спектра.3.6Рисунок 46: Установка для получения OESспектра.Тестовые контакты ШотткиНа НЕМТ-гетероструктурах были сформированы тестовые контакты(рис. 47) Ni/Au, после чего произведена плазмохимическая обработка вразряде SF6.
Таким образом, обработке подвергалась только поверхностьмежду сформированными контактами, а поверхность под ними оставаласьнеобработанной. Далее был проведен анализ влияния плазмохимическойобработкиповерхностиверхнегоприкрывающегоcap-слояGaNнапротекание тока между двумя контактами, а также методом рентгеновской98фотоэлектроннойспектроскопии(XPS)проведенанализсостоянияповерхности структур.Рисунок 47: SEM изображение Тестовых контактов Шоттки3.7Контроль изменений тока насыщения HEMT транзистораДля анализа воздействий разряда в азоте на DC токи насыщения вэкспериментахиспользовалисьHEMTгетероструктурыAlGaN/GaN,выращенные на подложках SiC, методом MBE (Molecular Beam Epitaxy). На99структурах были сформированы омические контакты и меза-изоляция.Предварительно были измерены ВАХ на специальных тестовых элементах(рисунок 48) с целью определения токов насыщения (Isat).
Затем,исследуемые образцы, поочередно, помещались в установку емкостногоразряда (описанную в параграфе 3.8), где обрабатывались в азотной плазме.При фиксированных параметрах (время, температура столика, поток азота,давление) варьированию подвергались частота генератора и мощность,вкладываемая в разряд.Рисунок 48: Тестовый элемент для измерения тока насыщения. Стрелкиизображают способ измерения зондами. Изображения получены при помощисканирующего электронного микроскопа3.8 ЭнергоанализаторФункциибомбардирующихраспределениязаземлённыйпоэнергиямэлектрод,заряженныхизмеряютсясчастиц,помощьючетырехсеточного энергоанализатора, расположенного в высоковакуумнойкамере под отверстием в заземлённом электроде.Конструкция анализатора приведена на рис.
49. Используютсямолибденовые сетки с квадратной ячейкой размером 180 mkm покрытыеникелем. Сетки располагаются на расстоянии 3.2 mm друг от друга иразделены керамическими шайбами для изоляции. Первая сетка 1 соединенас заземленным корпусом анализатора и служит для предотвращенияпровисания потенциала во входном отверстии. Вторая сетка 2 необходимадля отбора исследуемого сорта частиц – ионов или электронов. Онанаходится под постоянным напряжением, создающим потенциальный барьер,100который запирает один сорт заряженных частиц, оставаясь прозрачным длячастиц другого - исследуемого сорта.
На третью сетку 3 подаётсяпилообразное напряжение называемое анализирующим. Оно изменяется вдиапазоне U = (-250 ÷ +250) V, для исследования энергетического спектрачастиц. Напряжение на сетке создаёт потенциальный барьер, преодолетькоторый могут только заряженные частицы с энергией превышающейвеличину барьера. На четвёртую сетку 4 подаётся напряжение -15 V, дляподавления электронной эмиссии с коллектора. Заряженные частицы,прошедшие все сетки, падают на коллектор 5, создавая ток, который послеусиления фиксируется на компьютере. Получающиеся зависимости токаколлектора от анализирующего напряжения называются кривые задержки.Из КЗ путём дифференцирования можно получить функции распределенияэлектронов и ионов по энергиям.
Искажением функции распределения ионовза счёт резонансной перезарядки ионов с нейтральными атомами внутрианализатора можно пренебречь в силу малости давления в высоковакуумнойкамере.Рисунок 49: Анализатор энергий заряженных частиц.1014Роль обработки поверхности в BCl3 плазме вформировании омических контактов к структурамHEMT транзисторов на основе III- нитридовСозданиеомическихконтактовобеспечиваетсяподборомопределенного металлургического состава омического контакта, а такжепутемизмененияхимическогосоставаприповерхностнойобластиполупроводника, в том числе, за счет плазменной обработки поверхностиперед напылением металлов контакта.Далее в данной диссертационной работе детально будут рассмотреныпоследствия такой плазменной обработки в ICP-режиме в среде BCl3.
Атакже, предприняты пути оптимизации, описанного режима плазменнойобработки.4.1Плазменная предобработка HEMT структур на основе III-нитридовв разряде BCl3 в ICP-режиме [A4]Эксперимент проводился на AlGaN/GaN HEMT структуре с cap-слоемGaN толщиной 20Å, выращенной на полуизолирующей двухдюймовой SiCподложке методом MBE (см. рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
