Analyse af kontaktflader til enlige GaN Nanotråd Devices
Summary
En teknik blev udviklet som fjerner Ni / Au kontakt metalfilm fra deres substrat at give mulighed for undersøgelse og karakterisering af kontakten / substrat og kontakt / NW grænseflader enkelt GaN Nanotråd enheder.
Abstract
Single GaN Nanotråd (NW) enheder fremstillet på SiO2 kan udvise en stærk nedbrydning efter udglødning på grund af forekomsten af hulrumsdannelse på kontaktstedet / SiO 2 interface. Dette tomrum dannelse kan forårsage revnedannelse og delaminering af metalfilm, som kan øge resistens eller føre til en fuldstændig svigt af NW-enheden. For at løse problemer i forbindelse med ugyldig dannelse blev en teknik udviklet som fjerner Ni / Au kontakt metalfilm fra substrater at give mulighed for undersøgelse og karakterisering af kontakten / substrat og kontakt / NW grænseflader enkelt GaN NW-enheder. Denne procedure bestemmer graden af vedhæftning af kontaktoplysningerne film til underlaget og NWS og giver mulighed for karakterisering af morfologi og sammensætning af kontakten interface med underlaget og nanotråde. Denne teknik er også nyttig til at vurdere størrelsen af restforurening, der forbliver fra NW suspension and fra fotolitografisk processer på NW-SiO2 overfladen forud for metal deposition. De detaljerede trin i denne procedure er præsenteret for fjernelse af udglødet Ni / Au kontakter til Mg-doped GaN NWS på en SiO 2 substrat.
Introduction
Single-NW-enheder er fremstillet ved at dispergere en NW suspensionen på et isolerende substrat og danner kontaktflader på substratet via konventionel fotolitografi og metaludfældning, hvilket resulterer i tilfældigt dannede to-terminal. En tyk SiO2 film på en Si wafer anvendes typisk som et isolerende substrat 1,2. For metaller afsat på et SiO 2 overflade, et almindeligt problem som følge af varmebehandling er forekomsten af hulrumsdannelse på metal / SiO 2 interface. Ud over at revnedannelse og delaminering af metalfilm, kan dette tomrum dannelse negativ indflydelse enhedens funktion af en stigning i modstand forårsaget af en reduktion af kontaktareal. Ni / Au kontakter oxideret i N 2 / O 2 atmosfærer er fremherskende kontakt ordningen anvendes på p-gan 3-7. Under varmebehandling i en N 2 / O 2, Ni diffunderer til overfladen til dannelse af NiO og Au diffunderer ned tilsubstratoverfladen.
I dette arbejde blev overdreven ugyldig dannelse ved kontakt / NW og kontakt / SiO 2 interfaces vist at forekomme under udglødning af Ni / Au kontaktpersoner til NWS på SiO 2 8. Overfladen morfologi udglødet Ni / Au film, dog ikke angive eksistensen af hulrum eller i hvilken grad hulrumsdannelse har fundet sted. For at løse dette problem, har vi udviklet en teknik til fjernelse af Ni / Au kontakter og GAN NWS fra SiO 2 / Si substrater for at analysere grænsefladen af kontakt med underlaget og NWS. Denne teknik kan anvendes til fjernelse af enhver kontakt struktur, der har dårlig adhæsion til substratet. De Ni / Au film med GAN NWS indlejret i dem er fjernet fra SiO 2 substrat med carbon tape. Kulstof båndet er klæbet til en standard pin mount til karakterisering ved hjælp af scanning elektronmikroskopi (SEM) sammen med flere andre værktøjer. Den detaljerede procedure for fabrication af enlige GaN NW enheder og analyse af deres kontakt-interface morfologi beskrives.
Protocol
Representative Results
Discussion
Teknikken præsenteres muliggør analyse af kontakten / substrat og kontakt / NW mikrostruktur af enlige NW-enheder. De vigtigste fordele ved denne teknik er dens lave omkostninger og enkelhed. Det giver mulighed for kvalitativ og kvantitativ analyse af kontakten interface på en stor skala med underlaget samt en submicrometer skala med individuelle NWS. Brugen af carbon tape til filmfjernelse og SEM pin stubs for prøve montering gør det muligt for analyse ved anvendelse af teknikker til karakterisering, der kr?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne vil gerne anerkende de personer i Quantum Electronics og Photonics Division i National Institute of Standards and Technology i Boulder, CO for deres bistand.
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).
