鈷化鋁在砷化鎵上之蕭基特性之研究

Abstract

金屬接觸在半導體元件的製程中占著極重要的地位，尤其在以砷化鎵為基材的半導體 元件裡，具有高品質、高穩定性的蕭基金屬接觸更是不可或缺。若金屬能在砷化鎵上 形成高溫穩定的磊晶層，則這種金屬接觸將可廣泛地應用在砷化鎵的積體電路。鈷化 鋁是我們希望能在砷化鎵上形成磊晶的合金之一。本研究中，在砷化鎵上蒸鍍鈷╱鋁 ╱鈷的三層結構或鈷- 鋁合金，經過不同條件的快速退火之後研究其接觸性質。 從穿透式電子顯微鏡的分析發現，在鈷- 鋁合金的砷化鎵的介面非常穩定，這是因為 鈷和鋁兩元素直接形成鈷化鋁（CoAl）和少量的鋁化三鈷（Co Al）。 但是在砷化鎵 上的鈷╱鋁╱鈷結構中，鈷╱砷化鎵介面的鈷會和砷化鎵反應生成砷鎵化二鈷（Co CaAs）。由於鋁把砷鎵化二鈷還原的速度太慢致使一部份的砷鎵化二鈷會分解成砷化 鈷（CoGa）和砷化鈷（CoAs），所以鈷╱鋁╱鈷的結構在砷化鎵上其高溫穩定性遠比 不上鈷- 鋁合金在砷化鎵的熱穩定性，因此可見經過高溫退火後，鈷- 鋁合金與砷化 鎵的蕭基接觸的特性，應該比鈷╱鋁╱鈷結構在砷化鎵上所顯現的結果好。 在鈷- 鋁合金上覆蓋一層３５０nm的二氧化矽，則其蕭基特性即使經過１０５０℃， １０秒快速退火也尚未被破壞；若經過８５０℃，１０秒的快速退火，鈷- 鋁比例為 １╱１．０５的混合物可在砷化鎵上行成０．９０１eV的蕭基能障，鈷╱鋁╱鈷三層 結構經過５０秒快速退火也顯示良好的特性，但是若退火時間加長，蕭基接觸的特性 將被破壞，這是由於砷鎵化二鈷分解成鎵化鈷（CoGa）和砷化鈷（CoAs），並降低鋁 - 鎵交換的可能性且加強砷向外擴散的能力，故鈷╱鋁╱鈷三層結構在砷化鎵上的蕭 基能障比鈷- 鋁合金在砷化鎵上的蕭基能障低。