Analyse van Contact Interfaces for Single GaN Nanodraad Devices
Summary
Een techniek ontwikkeld die Ni / Au contact metaal films verwijdert uit hun substraat te laten voor het onderzoek en karakterisering van het contact / substraat en contact / NW interfaces van enkele GaN nanodraad apparaten.
Abstract
Single GaN nanodraad (NW) inrichtingen gefabriceerd op SiO2 een sterke afbraak vertonen na het uitgloeien door het optreden van holtevorming in de contactpunten / SiO 2 interface. Deze leegte formatie kan kraken en delaminatie van de metalen film, die de weerstand kunnen verhogen of leiden tot een complete mislukking van de NW apparaat veroorzaken. Om de problemen in verband met vorming van holtes te pakken, werd een techniek ontwikkeld die Ni / Au contact metaal films verwijdert van de substraten om voor het onderzoek en karakterisering van het contact / substraat en contact / NW interfaces van enkele GaN NW apparaten. Deze procedure bepaalt de mate van hechting van de contactfilms aan het substraat en NWs en maakt de karakterisering van de morfologie en samenstelling van het contact interface met het substraat en nanodraden. Deze techniek is ook handig voor de beoordeling van het bedrag van de resterende verontreiniging die overblijft uit de NW schorsing eennd van fotolithografische processen op de NW-SiO 2 oppervlak voorafgaand aan metalen afzetting. De gedetailleerde stappen van deze werkwijze gepresenteerd voor het verwijderen versmolten Ni / Au contacten met Mg gedoteerde GaN NWs op een SiO2 substraat.
Introduction
Single-NW's zijn gemaakt door dispergeren van een NW suspensie op een isolerend substraat en het vormen van contactgaten op het substraat via conventionele fotolithografie en metaal depositie, waardoor willekeurig gevormde twee-eindapparaten. Een dikke SiO2-film op een Si wafer wordt meestal gebruikt als een isolerend substraat 1,2. Voor metalen afgezet op een SiO2 oppervlak een gemeenschappelijk probleem gevolg van warmtebehandeling is het optreden van holtevorming in de metaal / SiO 2 interface. Naast kraken en delaminatie van de metaalfilm kan deze holtevorming negatieve invloed op de prestaties toestel tegen een verhoging van de weerstand veroorzaakt door een reductie van het contactoppervlak. Ni / Au contacten geoxideerd in N 2 / O 2 atmosferen zijn toegepast op p-GaN 3-7 overheersende contact regeling. Tijdens een warmtebehandeling in een N2 / O 2, de Ni diffundeert naar de oppervlakte NiO en Au diffundeert naar het vormensubstraatoppervlak.
In dit werk, overmatige vorming van holtes in het contact / NW en contact / SiO 2 interfaces werd aangetoond dat het plaatsvindt tijdens gloeien van Ni / Au contacten NWs op SiO 2 8. De oppervlaktemorfologie van de gegloeide Ni / Au film, echter het bestaan van holten of de mate waarin holtevorming opgetreden geven. Om dit probleem aan te pakken hebben we een techniek voor de verwijdering van Ni / Au contacten en GaN NWs van SiO 2 / Si substraten om de interface van het contact met het substraat en NWs analyseren. Deze techniek kan worden gebruikt voor het verwijderen van een contactstructuur dat slechte hechting aan het substraat. De Ni / Au films met GaN NWs ingebed in hen worden verwijderd uit de SiO 2 substraat met carbon tape. De koolstof band wordt gehecht aan een standaard montering voor de karakterisering met behulp van scanning elektronenmicroscopie (SEM) samen met verscheidene andere gereedschappen. De gedetailleerde procedure voor de fabrication van enkele GaN NW apparaten en analyse van hun contactinterface morfologie worden beschreven.
Protocol
Representative Results
Discussion
De gepresenteerde techniek maakt het mogelijk voor de analyse van de contactpersoon / substraat en contact / NW microstructuur van enkele NW apparaten. De belangrijkste voordelen van deze techniek zijn de lage kosten en eenvoud. Het staat voor kwalitatieve en kwantitatieve analyse van de contactinterface op grote schaal met het substraat en op een submicrometer schaal met individuele NWs. Het gebruik van koolstof tape voor de film verwijderen en SEM pin stubs voor voorbeeld montage maakt het mogelijk voor analyse met be…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs willen graag de individuen erkennen in de Quantum Elektronica en Fotonica Division van de National Institute of Standards and Technology in Boulder voor hun hulp.
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).
