Analyse des Interfaces de contact pour GaN appareils nanofils
Summary
Une technique a été développée qui élimine Ni / Au films métalliques de contact de leur support pour permettre l'examen et la caractérisation du contact / substrat et des interfaces de contact / NW de dispositifs simples GaN de nanofils.
Abstract
GaN nanofil (NW) dispositifs fabriqués sur SiO 2 peuvent présenter une forte dégradation après recuit en raison de l'apparition de la formation de vides au contact / SiO 2 interface. Cette formation de vides peuvent provoquer la fissuration et la délamination du film métallique, ce qui peut augmenter la résistance ou de conduire à une défaillance complète de l'appareil NW. Afin de résoudre les problèmes liés à la formation de vide, une technique a été développée qui élimine Ni / Au films métalliques de contact des substrats pour permettre l'examen et la caractérisation du contact / substrat et des interfaces de contact / NW de dispositifs simples GaN NW. Cette procédure détermine le degré d'adhérence des films de contact sur le substrat et NWs et permet la caractérisation de la morphologie et de la composition de l'interface de contact avec le substrat et les nanofils. Cette technique est également utile pour évaluer le niveau de contamination résiduelle qui reste de la suspension d'un NWe de processus de photolithographie sur la surface NW-SiO 2 avant le dépôt de métal. Les étapes détaillées de ce mode opératoire sont présentés pour l'élimination des recuits Ni / Au contacts à Mg GaN dopé NWs sur un substrat de SiO 2.
Introduction
Dispositifs à un NW sont préparées en dispersant une suspension NW sur un substrat isolant et à former des plots de contact sur le substrat par l'intermédiaire de photolithographie classique et un dépôt de métal, ce qui se traduit par des dispositifs formés de manière aléatoire à deux bornes. Un film de SiO 2 d'épaisseur sur une plaquette de Si est généralement utilisé comme un substrat isolant 1,2. Pour les métaux déposés sur une surface de SiO 2, un problème commun résultant d'un traitement thermique est l'apparition de la formation de vides à l'/ SiO 2 interface métallique. En plus de la fissuration et la délamination du film métallique, la formation de ce vide peut affecter négativement les performances de l'appareil à partir d'une augmentation de la résistance provoquée par une réduction de l'aire de contact. Ni / Au contacts oxydés en N 2 / O 2 atmosphères sont le schéma des contacts prédominante appliqué à p-GaN 3-7. Pendant le traitement thermique à une N 2 / O 2, le Ni diffuse vers la surface pour former NiO et de l'Au se diffuse vers le bas à l'surface du substrat.
Dans ce travail, la formation de vides excessifs au niveau des interfaces de contact 2 / NO et le contact / SiO a été montré pour se produire lors du recuit de Ni / Au contacts à NWs SiO 2 sur 8. La morphologie de surface du Ni / Au film recuit, cependant, n'indique pas l'existence de vides ou de la mesure dans laquelle la formation de vides est survenue. Pour remédier à ce problème, nous avons développé une technique pour l'élimination de Ni / Au-contacts et GaN NWs de SiO 2 / substrats de Si afin d'analyser l'interface de contact avec le substrat et NWs. Cette technique peut être utilisée pour l'élimination de toute structure de contact qui présente une mauvaise adhérence sur le substrat. Les Ni / Au-films avec GaN NWs noyés dans la masse sont enlevées du substrat de SiO 2 avec du ruban de carbone. La bande de carbone est collé sur une broche classique de montage pour la caractérisation par l'utilisation de la microscopie électronique à balayage (MEB) avec plusieurs autres outils. La procédure détaillée pour la fabrication d'appareils et de l'analyse de leur interface de contact morphologie GaN NW simples sont décrits.
Protocol
Representative Results
Discussion
La technique présentée permet une analyse du contact / substrat et le contact / NW microstructure des dispositifs de NW simples. Les principaux avantages de cette technique sont son faible coût et de simplicité. Il permet une analyse qualitative et quantitative de l'interface à contact sur une grande échelle avec le substrat ainsi que sur une échelle submicronique avec NWs individuels. L'utilisation de la bande de carbone pour le retrait du film et SEM bouts d'axe pour le montage de l'échantillon…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs tiennent à remercier les personnes dans la division électronique quantique et de la photonique de l'Institut National des Standards et de la Technologie à Boulder, CO pour leur aide.
Materials
| REAGENTS and MATERIALS | |||
| Lift-off resist | MicroChem | LOR 5A | Varies according to application |
| Photoresist | Shipley | 1813 | Varies according to application |
| Developer | Rohm and Haas Electronic Materials | MF CD-26 | Varies according to application |
| Photoresist stripper | MicroChem | Nano Remover PG | Varies according to application |
| Ni source | International Advanced Materials | 99.999% purity | |
| Au source | International Advanced Materials | 99.999% purity | |
| SiO2/Si wafers | Silicon Valley Microelectronics | 3-inch <100> N/As 0.001-0.005 Ohm-cm, 200 nm thermal oxide | |
| Carbon tape | SPI Supplies | 5072, 8 mm wide | |
| Solvents are standard semiconductor or research grade. Vendor is not important for the experimental outcome. | |||
| Reactive ion etch gases and thermal annealing gases are high purity grade. Vendor is not important for the experimental outcome. | |||
| EQUIPMENT | |||
| Ultrasonic cleaner | Cole-Palmer | EW-08849-00 | Low power |
| Micropipette | Rainin | PR-200 | Metered, disposal tips |
| Reactive ion etcher | SemiGroup | RIE 1000 TP | Other vendors also used with different process parameters |
| Mask aligner | Karl Suss | MJB3 | Other vendors also used with different process parameters |
| UV ozone cleaner | Jelight | Model 42 | Other vendors also used with different process parameters |
| E-beam evaporator | CVC | SC-6000 | Other vendors also used with different process parameters |
| * Manufacturers and product names are given solely for completeness. These specific citations neither constitute an endorsement of the product by NIST nor imply that similar products from other companies would be less suitable. |
References
- Lu, W., Lieber, C. M. Semiconductor nanowires. J. Phys. D: Appl. Phys. 39, R387-R406 (2006).
- Mater Res, A. n. n. u. R. e. v. . 34, 83-122 (2004).
- Pettersen, S. V., Grande, A. P., et al. Formation and electronic properties of oxygen annealed Au/Ni and Pt/Ni contacts to p-type. 22, 186-193 (2007).
- Chen, L. C., Ho, J. K., et al. The Effect of Heat Treatment on Ni/Au Ohmic Contacts to p-Type. 176, 773-777 (1999).
- Liday, J., et al. Investigation of NiOx-based contacts on p-GaN. J. Mater. Sci. Mater. Electron. 19, 855-862 (2008).
- Narayan, J., Wang, H., Oh, T. H., Choi, H. K., Fan, J. C. C. Formation of epitaxial Au/Ni/Au ohmic contacts to p-GaN. Appl. Phys. Lett. 81 (21), 3978-3980 (2002).
- Ho, J. K., Jong, C. S., et al. Low-resistance ohmic contacts to p-type GaN achieved by the oxidation of Ni/Au films. J. Appl. Phys. Lett. 86 (8), 4491-4497 (1999).
- Herrero, A. M., Blanchard, P., et al. Microstructure evolution and development of annealed Ni/Au contacts to GaN nanowires. Nanotechnology. 23 (36), 5203.1-5203.10 (2012).
- Bertness, K. A., Roshko, A., Sanford, N. A., Barker, J. M., Davydov, A. V. Spontaneously grown GaN and AlGaN nanowires. J. Crystal Growth. 287, 522-527 (2006).
- Herrero, A. M., Bertness, K. A. Optimization of Dispersion and Surface Pretreatment for Single GaN Nanowire Devices. J. Vac. Sci. Tech. B. 30 (6), 2201.1-2201.5 (2012).
