Analisi di contatto Interfacce semplici dispositivi GaN nanowire
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
Representative Results
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
- 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).
