Abstract
本研究以X光繞射分析,穿透式電子顯微鏡,高解像穿透式電子顯微鏡及歐 傑電子能譜元素縱深分析研究Mo-Al/GaAs 和 Pd-Al/GaAs 接面系統, 經500∼1000℃快速退火20sec後的界面穩定性及界面結構,另外以電流-電 壓特性曲線研究退火後蕭基二極體的電特性,並探討電特性與界面穩定性 及界面結構的關係。在Mo-Al/GaAs系統研究的試片含Mo/GaAs、Mo74Al26/ GaAs、 Mo27Al73/GaAs 和Mo13Al87/GaAs 。Mo74Al26/GaAs 和Mo27Al73 /GaAs的界面穩定到900℃,而Mo/GaAs和Mo13Al87/GaAs 的界面分別只穩定 到700℃和800℃。界面不穩定導致薄膜表面變粗糙和蕭基二極體電性的惡 化。Mo27Al73/n-GaAs二極體在900℃退火後的理想因子很接近1(n=1.11), 能障高為0.98eV,比未退火二極體的能障高提高0.32eV。能障高變大是由 於界面處形成AlxGa1-xAs,由高解像穿透式電子顯微鏡證實AlxGa1-xAs的 存在。在Pd-Al/GaAs系統的研究試片含Pd40Al60/GaAs、Pd45Al55 /GaAs 、Pd48Al52/GaAs、Pd51Al49/GaAs、Pd55Al45/GaAs 和 Pd69Al31/GaAs。 Pd-Al/GaAs 系統的界面穩定性以合金薄膜成份含50at.% Al 為界限可分 為兩類:Al 成份多於50at.% 的薄膜在 GaAs上呈現較好的界面穩定性,當 界面不穩定時,As擴散進入薄膜中。Al成份少於50at.%的薄膜在GaAs 上比 較不穩定.界面反應的主要產物為PdGa 。界面穩定性影響表面形態, Al 成份多於 50at.% 的試片經900℃退火後,薄膜表面都還很平整,而 Al 成 份少於50at.% 的試片,在界面發生明顯反應後表面出現許多坑洞。Pd-Al/ n-GaAs二極體的穩定性以及電特性也以合金薄膜成份含 50at.% Al為界限 分為兩類: Al成份大於50at.% 的二極體比較穩定,穩定二極體的能障高隨 退火溫度上升而變大,其中Pd48Al52/ n-GaAs 和Pd45Al55/n-GaAs 二極體 經900℃退火後的理想因子分別為1.13和1.09,能障高分別為 0.94eV 和 0.97eV, 比未退火試片分別提高了0.28 eV和0.30eV,能障高的變大也是由 於界面處形成AlxGa1-xAs, 由高解像穿透式電子顯微鏡也觀察到AlxGa1- xAs的存在。Al成份少於50at.%的二極體比較不穩定,穩定Pd51Al49/ n- GaAs 二極體,其能障高隨退火溫度上升而變小。Pd-Al/GaAs系統的各項性 質在50at.%附近急劇的變化可相對應於Pd和Al在50at.%附近明顯的活性變 化。綜合本研究的試片中,Mo74Al26/n-GaAs、Mo27Al73/n-GaAs、 Pd48 Al52/n-GaAs、Pd45Al55/n-GaAs 四種二極體,在900℃退火後的蕭基接觸 特性符合自對準閘極砷化鎵場效電晶體製程的閘極材料要求。