在n型上的铼肖特基接触的表征外文翻译资料

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在n型上的铼肖特基接触的表征

L.Zhou，A.T.Ping，K.Boutros，J.Reddy和I.Adesida

已经研究了通过MOCVD在蓝宝石衬底上生长的（x=0,0.15,0.22和0.26）上的Re肖特基接触的电特性。有效势垒高度从电流-电压和电容-电压测量获得，并且发现随铝浓度增加。

对上的肖特基势垒接触的研究对于制造高功率和高温异质结构场效应晶体管（HFET）是非常重要的。为了制造这种器件的栅极接触，需要形成高阻挡高度并且冶金学稳定的金属。已经进行了表征金属（即Ni，Au）到n型GaN[I]的肖特基势垒高度的重要工作。然而，这些金属的大部分在高温操作下不稳定。耐火金属或金属硅化物更适合高温应用[2]。已经预测铼在GaN上形成热力学稳定的接触[3]。铼比钨更有前途，因为其具有更高的金属功函数，并且证明能够承受高达700℃的退火温度10分钟而没有性能降级[4]。到目前为止，对于Re on AlGaN没有报道肖特基特性。这种研究对于探索在中使用铼作为栅极接触金属的可能性是必要的。在本文中，我们首次报道了铼对的肖特基特性（x=0.15,0.22和0.26）。

图1:Re的反向偏置log I-V特性曲线和GaN

插图： 上的Re接触的线性I-V特性

用于本研究的层通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）在（0001）蓝宝石衬底上生长，并且由3mu;m厚的未掺杂的之后以及1pm的Si掺杂的组成。掺杂层的标称体载流子浓度为。在该研究中使用的GaN层具有类似的结构，具有的标称体载流子浓度。使用光致发光来测定外延层中的铝浓度。测量的器件结构由从欧姆接触径向分开25mu;m的250mu;m直径的肖特基点阵列组成。使用在环境中快速热退火的Ti/Al/Ti/Au多层形成欧姆接触。使用金属剥离技术对肖特基接触点进行构图。在将样品转移到蒸发室中之前，用等离子体清除剂清洁表面，然后在稀释的HCl：DI和HF：DI溶液中浸渍。使用电子束蒸发来沉积Re至80nm的厚度。使用电流-电压（I-V）和电容-电压（C-V）技术测量肖特基二极管特性。室温I-V和C-V（1MHz）测量分别使用HP4142和HP4280半导体分析仪进行。

图1显示了Re与和GaN的正向偏压log I-V特性。零偏压势垒高度和理想性eta;使用等式1假设热电子发射是主要的电流传输机制[5]。等式1给出

(1)

其中是二极管的串联电阻，S是接触面积，是有效理论子常数。分别使用26.4,31.1,33.2和的理论值用于GaN和（x=0.15,0.22和0.26），这些值基于线性外推的有效电子质量对于GaN，，对于AlN，。由于是电压和电场敏感的，所以使用更合适的势垒高度是平带势垒高度：

（2）

其中是导带的状态的有效密度，而是电离的掺杂剂浓度。

图1的插图。图1示出了上的Re触点的线性I-V特性。在上制造的Re二极管的反向偏置击穿电压集中在约-55V。该数目与由Schmitz等人分析的GaN上的其它肖特基金属的击穿电压的观察分布一致[l]。

图2:对于在和GaN上的Re接触的施加的反向偏压

图2示出了对于和GaN上的Re接触的相对于所施加的反向偏压的曲线图。有效势垒高度可以使用下式给出的关系来确定:

（3）

其中S是接触面积。基于GaN和AlN的值，使用线性外推相对介电常数作为

[6]。

表1总结了来自I-V和C-V测量的Re肖特基特性。我们测量的Re在n-GaN的势垒高度与Venugopalan等人获得的势垒高度一致。[4]根据金属-半导体接触的肖特基-莫特模型，势垒高度与金属Q的功函数以及n型半导体的电子亲和力相关，其中。对于CaN中的Re，和。因此，GaN上Re的势垒高度应该为。在这项工作中报告的GaN的结果和由Venugopalan等人报道的 都低于由肖特基-莫特理论给出的势垒高度。在文献[8-10]中，AIN的 值仍然有一些不确定性。Wu和[8]Wang等人已经报道了AIN的最近值为和。[9]因此，期望的Re的势垒高度gt;0.9eV。我们的研究结果表明势垒高度的单一增加，因为Al摩尔分数从0增加到0.26，值大于0.9eV。从I-V和C-V测量获得的势垒高度之间的差异对于比对于GaN稍微更大。正在进行调查以确定这些差异（例如表面状态，缺陷密度，界面fh）的原因。此外，正在进行研究以确定在高温处理下的Re的冶金稳定性。

表1：和GaN上的Re肖特基接触的结果的总结

总之，我们提出了难熔金属铼在上的肖特基特性。随着铝摩尔分数增加，势垒高度几乎线性增加。然而，低于理想的势垒高度以及的C-V和I-V测量之间的偏差指示界面层特性和表面状态的存在的可能变化。

致谢：Epitronics的材料工作由空军根据合同＃F33615-98-C-1215（合同监控：J.King）提供支持，伊利诺伊大学的工作由合同＃F33615-98-C-1215和NSF Grant ECS 95-21671。

电子信件在线编号：：19990489 1999年3月10日

DOI：IO.1049/e1:19990489

L.Zhou，A.T.Ping和I.Adesida（美国伊利诺伊大学电气与计算机工程系微电子实验室，美国IL 61801）

K.Boutros和J.Rigwing（atmuepitronics A2 85027，美国，菲尼克斯）

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