Summary

Analisi di contatto Interfacce semplici dispositivi GaN nanowire

Published: November 15, 2013
doi:

Summary

La tecnica è stata sviluppata che rimuove i film di contatto in metallo Ni / Au dal loro substrato per consentire l'esame e la caratterizzazione del contatto / substrato e le interfacce di contatto / NO di singoli dispositivi GaN nanowire.

Abstract

Singolo GaN nanofili (NW) dispositivi fabbricati su SiO 2 possono presentare un forte degrado dopo ricottura a causa del verificarsi di formazione di vuoti al contatto / SiO 2 interfaccia. Questa formazione di vuoti può provocare screpolature e delaminazione del film metallico, che può aumentare la resistenza o causare un guasto completa del dispositivo NW. Al fine di affrontare le questioni connesse con la formazione di vuoto, una tecnica è stata sviluppata che rimuove i film di contatto in metallo Ni / Au dai substrati per consentire l'esame e la caratterizzazione del contatto / substrato e le interfacce di contatto / NW dei singoli dispositivi GaN NW. Questa procedura determina il grado di adesione del film al substrato di contatto e NWs e consente la caratterizzazione della morfologia e composizione dell'interfaccia contatto con il substrato e nanofili. Questa tecnica è anche utile per valutare la quantità di contaminazione residua che rimane dalla sospensione NW unnd da processi di fotolitografia sulla superficie NW-SiO 2 prima della deposizione del metallo. Le fasi dettagliate di questa procedura sono presentati per la rimozione di ricotti Ni / Au contatti Mg-drogato GaN NWs su un substrato di SiO 2.

Introduction

Dispositivi Single-NO sono fatti da disperdere una sospensione NW su un substrato isolante e formando piazzole di contatto sul substrato tramite fotolitografia convenzionale e deposizione del metallo, che si traduce in formate casualmente dispositivi a due terminali. Una spessa pellicola SiO 2 su un wafer di silicio è utilizzato generalmente come un substrato isolante 1,2. Per i metalli depositati su una superficie SiO 2, un problema comune derivanti dal trattamento termico è la presenza di formazione di vuoti nella / SiO 2 all'interfaccia metallo. Oltre alla fessurazione e delaminazione del film metallico, questa formazione di vuoti può influire negativamente sulle prestazioni del dispositivo da un aumento della resistenza causata da una riduzione dell'area di contatto. Ni / Au contatti ossidati in N 2 / O 2 atmosfere sono lo schema dei contatti predominante applicato al p-GaN 3-7. Durante il trattamento termico in N 2 / O 2, il Ni diffonde sulla superficie per formare NiO e l'Au diffonde verso l'superficie del substrato.

In questo lavoro, l'eccessiva formazione di vuoti ai contatti / NW e contatti / SiO 2 interfacce è stato mostrato a verificarsi durante la ricottura di Ni / Au contatti NWS su SiO 2 8. La morfologia superficiale della pellicola Ni / Au ricotto, tuttavia, non indica l'esistenza di vuoti o il grado in cui si è verificata formazione di vuoti. Per risolvere questo problema, abbiamo sviluppato una tecnica per la rimozione dei contatti Ni / Au e GaN NWs da SiO 2 / substrati di silicio per analizzare l'interfaccia del contatto con il substrato e NWs. Questa tecnica può essere utilizzata per la rimozione di qualsiasi struttura contatto che presenta scarsa adesione al substrato. I film Ni / Au con GaN NWs incorporati in essi vengono rimossi dal substrato SiO 2 con nastro di carbonio. Il nastro di carbonio viene rispettato un pin standard di montaggio per la caratterizzazione mediante l'uso di microscopia elettronica a scansione (SEM), insieme a molti altri strumenti. La procedura dettagliata per la fabrication singoli dispositivi GaN a NO e analisi del loro interfaccia contatti morfologia sono descritti.

Protocol

Il GaN NWs utilizzata in questi esperimenti sono state coltivate per epitassia senza catalizzatore fascio molecolare (MBE) su Si (111) substrati 9. La procedura generale per la preparazione della sospensione NW dal substrato con il NWs come cresciuto è illustrato in Figura 1. 1. Nanowire Sospensione Preparazione Cleave un piccolo (<5 mm x 5 mm) pezzo di NWs as-coltivati ​​sul substrato. Riempire una piccola fiala ricoperto con circa 1 …

Representative Results

Un esempio di analisi SEM sul ricotto film Ni / Au rimossi dal substrato SiO 2 utilizzando un nastro di carbonio è mostrato in Figura 4. La superficie di contatto Ni / Au prima della rimozione è mostrato in Figura 4A. La parte inferiore della stessa area di quella particolare pellicola Ni / Au, previa rimozione è illustrato nella Figura 4B. Confronto tra la superficie e la morfologia inferiore può aiutare a determinare se esiste una relazione tra i due. A…

Discussion

La tecnica presentata permette l'analisi del contatto / substrato e contatti / NW microstruttura dei singoli dispositivi NW. I principali vantaggi di questa tecnica sono il suo basso costo e semplicità. Esso consente l'analisi qualitativa e quantitativa dell'interfaccia contatti su larga scala con il substrato e su una scala submicrometriche con singoli NWs. L'uso di un nastro di carbonio per la rimozione di film e mozzi perno SEM per montaggio campione rendono possibile per analisi utilizzando tecniche…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Gli autori vorrebbero riconoscere gli individui nella Divisione Elettronica Quantistica e Fotonica del National Institute of Standards and Technology di Boulder, CO per la loro assistenza.

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

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Cite This Article
Herrero, A. M., Blanchard, P. T., Bertness, K. A. Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices. J. Vis. Exp. (81), e50738, doi:10.3791/50738 (2013).

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