Die Analyse der Kontaktschnittstellen für Einzel GaN-Nanodraht-Geräte

Summary

Eine Technik entwickelt, die Ni / Au Kontaktmetallschichten entfernt von ihrem Substrat für die Untersuchung und Charakterisierung der Kontakt / Substrat-und Kontakt / NW-Schnittstellen der einzelnen GaN-Nanodraht-Geräten zu ermöglichen.

Abstract

Einzel GaN Nanodraht (NW)-Geräte auf SiO ₂ hergestellt werden kann, eine starke Verschlechterung nach dem Glühen auf das Auftreten von Hohlraumbildung an der Kontakt / SiO _{2-Grenzfläche} aufweisen. Dieses Hohlraumbildung kann zu Rissen und Delamination des Metallfilms, die den Widerstand zu erhöhen oder zu einem vollständigen Ausfall der NW Gerät. Um Probleme mit Hohlraumbildung verbunden begegnen, wurde eine Technik entwickelt, die Ni / Au Kontaktmetallschichten entfernt von den Substraten für die Untersuchung und Charakterisierung der Kontakt / Substrat-und Kontakt / NW-Schnittstellen der einzelnen GaN NW Geräten zu ermöglichen. Dieses Verfahren bestimmt den Grad der Haftung der Kontaktschichten auf dem Substrat und Nanodrähte und ermöglicht die Charakterisierung der Morphologie und Zusammensetzung der Kontaktgrenzfläche mit dem Substrat und Nanodrähten. Diese Technik ist auch nützlich für die Bewertung der Menge des Restverunreinigung, die aus der Suspension eine NW bleibtnd von Photolithographie-Prozesse auf der NW-SiO _{2-Oberfläche} vor der Metallabscheidung. Die einzelnen Schritte dieses Verfahrens sind für die Entfernung von geglühten Ni / Au-Kontakte auf Mg-dotierten GaN Nanodrähte auf einem SiO _2-Substrat dargestellt.

Introduction

Single-NW Vorrichtungen durch Dispergieren eines NW Suspension auf einem isolierenden Substrat und Ausbilden von Kontaktflecken auf dem Substrat durch herkömmliche Photolithographie-und Metallabscheidung, die in dem Zufallsprinzip gebildet zwei Endgeräten Ergebnisse gemacht. Eine dicke SiO _2-Schicht auf einem Si-Wafer wird in der Regel als ein isolierendes Substrat ^1,2 verwendet. Für Metalle auf einem SiO _{2-Oberfläche} abgeschieden wird, ist ein häufiges Problem, eine Wärmebehandlung das Auftreten von Hohlraumbildung an der Metall / SiO _{2-Grenzfläche.} Zusätzlich zu Rissbildung und Delamination der Metallfolie kann diese Hohlraumbildung negativ auf die Leistung der Vorrichtung von einer Zunahme im Widerstand durch eine Verringerung der Kontaktfläche verursacht wird. Ni / Au-Kontakte in N ₂ / O _{2-Atmosphäre} oxidiert wird, die vorherrschende Kontaktschema p-GaN ^3-7 aufgebracht. Während der Wärmebehandlung in einer N ₂ / O _2, die Ni diffundiert an die Oberfläche zu NiO und die Au diffundiert bis zu der FormSubstratoberfläche.

In dieser Arbeit wurde überschüssiges Hohlraumbildung an den Kontakt / NW und Kontakt / _SiO &sub2;-Schnittstellen gezeigt, während des Anlassens des Ni / Au-Kontakte auf Nanodrähte auf SiO ₂ ⁸ liegen. Die Oberflächenmorphologie des geglühten Ni / Au-Schicht, aber nicht auf die Existenz von Lücken oder den Grad der Hohlraumbildung stattgefunden hat. Um dieses Problem zu lösen, haben wir eine Technik zur Entfernung von Ni / Au-Kontakte und GaN Nanodrähte aus SiO ₂ / Si-Substrate, um die Schnittstelle der Kontakt mit dem Substrat und Nanodrähte zu analysieren. Diese Technik kann für die Entfernung von jeder Kontaktstruktur, die eine schlechte Haftung auf dem Substrat verwendet werden. Die Ni / Au-Filmen mit GaN Nanodrähte in diese eingebettet werden aus dem SiO _2-Substrat mit Kohlenstoffband entfernt wird. Das Kohlenstoffband auf eine Standardstifthalterung geklebt zur Charakterisierung unter Verwendung von Rasterelektronenmikroskopie (SEM), zusammen mit einigen anderen Werkzeugen. Das Verfahren für die Fabrication einzelner GaN NW Geräte und Analyse ihrer Morphologie Kontaktschnittstelle beschrieben.

Protocol

Die GaN-Nanodrähte in diesen Experimenten verwendet wurden katalysatorfreie Molekularstrahl-Epitaxie (MBE) auf Si (111)-Substraten aufgewachsen 9. Das allgemeine Verfahren zur Herstellung der NW-Suspension aus dem Substrat mit dem aufgewachsenen Nanodrähte ist in Abbildung 1 dargestellt. 1. Nanodraht Hänge Vorbereitung Spaltet ein kleines (<5 mm x 5 mm) Stück der aufgewachsenen Nanodrähte auf dem Substrat. Füllen Sie eine kleine versc…

Representative Results

Ein Beispiel für die SEM-Analyse auf geglüht Ni / Au-Schichten aus dem SiO 2-Substrat mit Kohlenstoffband entfernt wird, in Fig. 4 gezeigt. Die Oberfläche einer Ni / Au-Kontakt vor der Entfernung ist in Fig. 4A gezeigt. Die Unterseite der Umgebung des jeweiligen Ni / Au-Schicht nach dem Entfernen ist in 4B gezeigt. Vergleich der Oberflächen-und Unterseite Morphologie zu bestimmen, ob es eine Beziehung zwischen den beiden. Zum Beispiel, wenn die beiden Bil…

Discussion

Das vorgestellte Verfahren erlaubt die Analyse des Kontakt / Substrat-und Kontakt / NW Mikrostruktur der einzelnen NW Geräte. Die Hauptvorteile dieses Verfahrens sind die geringen Kosten und die Einfachheit. Es ermöglicht die qualitative und quantitative Analyse der Kontaktschnittstelle in großem Umfang mit dem Substrat als auch auf einem Submikrometer-Maßstab mit individuellen Nanodrähte. Die Verwendung von Kohlenstoffband für den Film Entfernung und SEM Stift Stubs für Probenmontage machen es möglich, Analyse …

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.