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金属与半导体Ge欧姆接触制备、性质及其机理分析

严光明 李成 汤梦饶 黄诗浩 王尘 卢卫芳 黄巍 赖虹凯 陈松岩

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金属与半导体Ge欧姆接触制备、性质及其机理分析

严光明, 李成, 汤梦饶, 黄诗浩, 王尘, 卢卫芳, 黄巍, 赖虹凯, 陈松岩

Properties and mechanism analysis of metal/Ge ohmic contact

Yan Guang-Ming, Li Cheng, Tang Meng-Rao, Huang Shi-Hao, Wang Chen, Lu Wei-Fang, Huang Wei, Lai Hong-Kai, Chen Song-Yan
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  • 金属与Ge材料接触时界面处存在着强烈的费米钉扎效应, 尤其与n型Ge形成的欧姆接触的比接触电阻率高, 是制约Si基Ge器件性能的关键因素之一. 本文对比了分别采用金属Al和Ni 与Si衬底上外延生长的p型Ge和n型Ge材料的接触特性. 发现在相同的较高掺杂条件下, NiGe与n型Ge可形成良好的欧姆接触, 其比接触电阻率 较 Al接触降低了一个数量级, 掺P浓度为21019 cm-3时达到1.4310-5 cm2. NiGe与p型Ge接触和Al接触的比接触电阻率相当, 掺B浓度为4.21018 cm-3时达到1.6810-5 cm2. NiGe与n型Ge接触和Al电极相比较, 在形成NiGe过程中, P杂质在界面处的偏析是其接触电阻率降低的主要原因. 采用NiGe作为Ge的接触电极在目前是合适的选择.
    Large contact resistance due to Fermi level pinning effect at the interface between metal and n-type Ge strongly restricts the performance of Ge device on Si substrate. In this paper, the contacts of metal Al and Ni with n-type Ge and p-type Ge epitaxial layers grown by UHV/CVD are comparatively studied. It is found that the contact of NiGe/n-Ge is better than that of Al/n-Ge at the same dopant concentration. When the concentration of P is 21019 cm-3, the ohmic contact of NiGe/n-Ge with c down to 1.4310-5 cm2 is demomstrated, which is about one order of magnitude lower than that of Al/n-Ge contact. The specific contact resistance of NiGe/p-Ge is 1.6810-5 cm2 when the B concentration is 4.21018 cm-3, corresponding to that of Al/p-Ge. Compared with Al/n-Ge contact, P segregation at the interface between NiGe and Ge, rather than lowering Schottky barrier height, is the main reseaon for achieving the low specific contact resistance. NiGe/Ge contact should be a good choice for contact electrode for Ge devices at present.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB933503, 2013CB632103);国家自然科学基金(批准号: 61036003, 61176092)和中央高校基本科研业务费(批准号: 2010121056)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Basic Research Program of China (Grant Nos. 2012CB933503, 2013CB632103), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61036003, 61176092), and the Fundamental Research Fund for the Central Universities, China (Grant No. 2010121056).
    [1]

    Dimoulas A, Tsipas P, Sotiropoulos A, Evangelou E K 2006 Appl. Phys. Lett. 89 252110

    [2]

    Camacho-Aguilera R E, Cai Y, Bessette J T, Kimerling L C, Michel J 2012 Opt. Mater. Express 2 1462

    [3]

    Zhou Y, Ogawa M, Han X H, Wang K L 2008 Appl. Phys. Lett. 93 202105

    [4]

    Kobayashi M, Kinoshita A, Saraswat K, Wong H S P, Nishi Y 2009 J. Appl. Phys. 105 023702

    [5]

    Nishimura T, Kita K, Toriumi A 2008 Appl. Phys. Express 1 051406

    [6]

    Jason Lin J Y, Roy A M, Nainani A, Sun Y, Saraswat K C 2011 Appl. Phys. Lett. 98 092113

    [7]

    Martens K, Rooyackers R, Firrincieli A, Vincent B, Loo R, De Jaeger 2011 Appl. Phys. Lett. 98 013504

    [8]

    Iyota M, Yamamoto K, Wang D, Yang H G, Nakashima H 2011 Appl. Phys. Lett. 98 192108

    [9]

    Wu Z, Huang W, Li C, Lai H K, Chen S Y 2012 IEEE Trans. Electron. Dev. 59 1328

    [10]

    Roy A M, Jason Lin J Y, Saraswat K C 2010 IEEE Electron Dev. Lett. 31 10

    [11]

    Gallacher K, Velha P, Paul D, MacLaren I, Myronov M, Leadley D R 2012 Appl. Phys. Lett. 100 022113

    [12]

    Li H J, Shi Y 2008 Semicond. Technol. 33 155 (in Chinese) [李鸿渐, 石瑛 2008 半导体技术 33 155]

    [13]

    Cowley A, Sze S 1965 J. Appl. Phys. 36 3212

    [14]

    Dimoulas A, Tsipas P, Sotiropoulos A, Evangelou E 2006 Appl. Phys. Lett. 89 252110

    [15]

    Zang H, Lee S, Loh W, Wang J, Chua K, Yu M, Cho B, Lo G, Kwong D L 2008 IEEE Electron Dev. Lett. 29 161

  • [1]

    Dimoulas A, Tsipas P, Sotiropoulos A, Evangelou E K 2006 Appl. Phys. Lett. 89 252110

    [2]

    Camacho-Aguilera R E, Cai Y, Bessette J T, Kimerling L C, Michel J 2012 Opt. Mater. Express 2 1462

    [3]

    Zhou Y, Ogawa M, Han X H, Wang K L 2008 Appl. Phys. Lett. 93 202105

    [4]

    Kobayashi M, Kinoshita A, Saraswat K, Wong H S P, Nishi Y 2009 J. Appl. Phys. 105 023702

    [5]

    Nishimura T, Kita K, Toriumi A 2008 Appl. Phys. Express 1 051406

    [6]

    Jason Lin J Y, Roy A M, Nainani A, Sun Y, Saraswat K C 2011 Appl. Phys. Lett. 98 092113

    [7]

    Martens K, Rooyackers R, Firrincieli A, Vincent B, Loo R, De Jaeger 2011 Appl. Phys. Lett. 98 013504

    [8]

    Iyota M, Yamamoto K, Wang D, Yang H G, Nakashima H 2011 Appl. Phys. Lett. 98 192108

    [9]

    Wu Z, Huang W, Li C, Lai H K, Chen S Y 2012 IEEE Trans. Electron. Dev. 59 1328

    [10]

    Roy A M, Jason Lin J Y, Saraswat K C 2010 IEEE Electron Dev. Lett. 31 10

    [11]

    Gallacher K, Velha P, Paul D, MacLaren I, Myronov M, Leadley D R 2012 Appl. Phys. Lett. 100 022113

    [12]

    Li H J, Shi Y 2008 Semicond. Technol. 33 155 (in Chinese) [李鸿渐, 石瑛 2008 半导体技术 33 155]

    [13]

    Cowley A, Sze S 1965 J. Appl. Phys. 36 3212

    [14]

    Dimoulas A, Tsipas P, Sotiropoulos A, Evangelou E 2006 Appl. Phys. Lett. 89 252110

    [15]

    Zang H, Lee S, Loh W, Wang J, Chua K, Yu M, Cho B, Lo G, Kwong D L 2008 IEEE Electron Dev. Lett. 29 161

  • [1] 丁华俊, 薛忠营, 魏星, 张波. 1 nm Al 插入层调节 NiGe/n-Ge 肖特基势垒. 物理学报, 2022, 71(20): 207302. doi: 10.7498/aps.71.20220320
    [2] 李鸿明, 董闯, 王清, 李晓娜, 赵亚军, 周大雨. 电阻率与强度性能的关联及铜合金性能分区. 物理学报, 2019, 68(1): 016101. doi: 10.7498/aps.68.20181498
    [3] 郭伟玲, 邓杰, 王嘉露, 王乐, 邰建鹏. 具有石墨烯/铟锑氧化物复合透明电极的GaN发光二极管. 物理学报, 2019, 68(24): 247303. doi: 10.7498/aps.68.20190983
    [4] 蒲晓庆, 吴静, 郭强, 蔡建臻. 石墨烯与金属的欧姆接触理论研究. 物理学报, 2018, 67(21): 217301. doi: 10.7498/aps.67.20181479
    [5] 魏政鸿, 云峰, 丁文, 黄亚平, 王宏, 李强, 张烨, 郭茂峰, 刘硕, 吴红斌. 低接触电阻率Ni/Ag/Ti/Au反射镜电极的研究. 物理学报, 2015, 64(12): 127304. doi: 10.7498/aps.64.127304
    [6] 谌岩, 刘琳, 刘建华, 张瑞军. 高压处理对Cu75.15Al24.85合金组织与电阻率的影响. 物理学报, 2012, 61(17): 176103. doi: 10.7498/aps.61.176103
    [7] 吕文辉, 张帅. 接触电阻对碳纳米管场发射的影响. 物理学报, 2012, 61(1): 018801. doi: 10.7498/aps.61.018801
    [8] 杨宏顺, 李鹏程, 柴一晟, 余旻, 李志权, 杨东升, 章良, 王喻宏, 李明德, 曹烈兆, 龙云泽, 陈兆甲. La2CuO4掺锌样品的低温电阻率与热导率研究. 物理学报, 2002, 51(3): 679-684. doi: 10.7498/aps.51.679
    [9] 余旻, 杨宏顺, 阮可青, 李鹏程, 李慧玲, 柴一晟, 曹烈兆. La2-xSrxCuO4单晶膜的热电势与电阻率. 物理学报, 2002, 51(3): 663-667. doi: 10.7498/aps.51.663
    [10] 王强, 陆坤权, 李言祥. 液态InSb电阻率和热电势与温度的关系. 物理学报, 2001, 50(7): 1355-1358. doi: 10.7498/aps.50.1355
    [11] 王印月, 甄聪棉, 龚恒翔, 阎志军, 王亚凡, 刘雪芹, 杨映虎, 何山虎. 传输线模型测量Au/Ti/p型金刚石薄膜的欧姆接触电阻率. 物理学报, 2000, 49(7): 1348-1351. doi: 10.7498/aps.49.1348
    [12] 陈光华, 张兴旺, 季亚英, 严辉. 金属与金刚石薄膜接触的电学特性研究. 物理学报, 1997, 46(6): 1188-1192. doi: 10.7498/aps.46.1188
    [13] 李玉芝, 许存义, 周贵恩, 刘宏宝, 张裕恒. 退火a-Ge/Pb叠层膜的扩散机制与电阻率的反常行为. 物理学报, 1993, 42(5): 832-839. doi: 10.7498/aps.42.832
    [14] 曹忠胜, 徐明, 赵忠贤. 金属玻璃(Cu1-xNix)33Zr67合金的低温电阻率. 物理学报, 1988, 37(7): 1167-1171. doi: 10.7498/aps.37.1167
    [15] 沈保根, 詹文山, 赵见高, 陈庆华, 陈金昌. 非晶态FeZrB合金的电阻率与温度的关系. 物理学报, 1988, 37(5): 809-813. doi: 10.7498/aps.37.809
    [16] 朱德光, 吴鼎芬. 金属-半导体比接触电阻的圆环结构测试法. 物理学报, 1987, 36(6): 752-759. doi: 10.7498/aps.36.752
    [17] 曹忠胜, 赵忠贤, 冯本政. 金属玻璃CuTi合金的电阻率. 物理学报, 1985, 34(5): 652-662. doi: 10.7498/aps.34.652
    [18] 陈存礼. 金属-块状半导体的接触电阻率——四点结构模型. 物理学报, 1984, 33(9): 1314-1320. doi: 10.7498/aps.33.1314
    [19] 雷啸霖. 铁磁金属中自旋波散射引起的电阻率. 物理学报, 1982, 31(8): 1009-1019. doi: 10.7498/aps.31.1009
    [20] 徐鸿达, 邵全远, 肖楠. 金属与GaAs接触界面的分析. 物理学报, 1981, 30(9): 1249-1258. doi: 10.7498/aps.30.1249
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-04-12
  • 修回日期:  2013-05-03
  • 刊出日期:  2013-08-05

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