AlGaAs/GaAs HBT 에미터 오믹 접촉을 위해 n형 InGaAs에 대한 Pd/Si/Ti/Pt 및 Pd/Si/Pd/Ti/Au 오믹 접촉 특성을 조사하였다. Pd/Si/Ti/Pt 오믹 접촉의 경우, 증착 상태에서는 접촉 비저항을 측정할 수 없을 정도의 비오믹 특성을 보였으며, $375^{\circ}C$에서 10초 동안 열처리한 경우 $5\times10^{-3}\Omega\textrm{cm}^2$의 높은 접촉 비저항을 나타내었다. 그러나 열처리 조건을 $425^{\circ}C$, 10초로 변화시킬 경우 $2\times10^{-6}\Omega\textrm{cm}^2$의 낮은 접촉 비저항을 나타내었다. Pd/Si/Pd/Ti/Au 오믹 접촉의 경우, $450^{\circ}C$까지의 열처리 동안에 전반적으로 우수한 오믹 특성을 나타내어 $400^{\circ}C$, 20초의 급속 열처리 조건에서 최저 $3.9\times10^{-7}\Omega\textrm{cm}^2$의 접촉 비저항을 나타내었다. 두 오믹 접촉 모두 오믹 재료와 InGaAs의 평활한 계면을 유지하면서 우수한 오믹 특성을 나타내어, 화합물 반도체 소자의 오믹 접촉으로 충분히 응용 가능하였다. Pd/Si/Ti/Pt 및 Pd/Si/Pd/Ti/Au를 AlGaAs/GaAs HBT의 에미터 오믹 접촉으로 사용하여 제작된 HBT 소자의 고주파 특성을 측정한 결과, 차단 주파수가 각각 63.9 ㎓ 및 74.4 ㎓로, 또한 최대공진 주파수가 각각 50.1 ㎓ 및 52.5 ㎓로 우수한 작동특성을 보였다.
탄소 도핑$(5{\times}10^{19}\;cm^{-3})$된 p-type GaAsSb 에피층 위에, Ti/Pt/Au, Pd/Au, Pd/Ir/Au를 이용한 다층 오믹 접촉을 제작하였다. MOCVD(metal-organic chemical vapor deposition)를 이용하여 성장시킨 이 p-GaAsSb의 정공 이동도는 탄소의 도핑 농도가 매우 높음에도 불구하고, $50\;cm^2/Vs$로 측정되었다. 오믹 접촉의 전기적 특성을 측정하기 위하여 TLM(Transfer length method)를 이용하였다. Pd/Ir/Au을 이용한 오믹접촉의 specific contact resistivity는 $10^{-8}\;ohm-cm^2$ 보다 작은 수치를, transfer length는 100 nm보다 작은 수치를 보였으며, Ti/Pt/Au을 이용한 ohmic contact의 specific contact resistivity는 $10^{-7|\;ohm-cm^2$ 보다 작은 수치를, transfer length는 400 nm보다 작은 수치를 나타내었다.
스퍼터로 성장시킨 $n-ZnO:Al(3\times10^{18}\textrm{cm}^{-3})$ 박막에 Ru 금속 박막을 이용하여 열적으로 안정하며 낮은 저항을 가지는 오믹 접촉을 제작하였다. 상온에서 $2.1{\times}10^{-3}{\Omega}\textrm{cm}^2$의 비접촉 저항을 보이던 Ru 오믹 접촉은 열처리 온도를 증가시킴에 따라 I-V특성이 향상되었고 특히 $700^{\circ}C$에서 1분 동안 열처리 할 경우 $3.2{\times}10^{-5}}{\Omega}\textrm{cm}^2$의 낮은 비접촉 저항을 나타내었다. 또한 Ru 오믹 접촉 시스템은 고온에서도 안정한 특성을 나타내었는데 $700^{\circ}C$에서의 고온 열처리 후에도 1.4 nm의 아주 낮은 rms 거칠기를 갖는 평탄한 표면을 나타내었다. 이와 같이 낮은 비접촉 저항과 열적 안정성은 Ru 오믹 접촉 시스템이 ZnO를 근간으로 하는 고성능의 광소자 및 고온소자에 적합한 오믹 접촉 시스템이라는 것을 말해준다. 또한 Ru 오믹 접촉의 비접촉 저항의 열처리 온도 의존성을 설명할 수 있는 메카니즘을 제시하였다.
N형 InGaAs에 대한 Pd/Ge/Ti/Pt 오믹 접촉 특성을 조사하였다. $450^{\circ}C$까지의 급속 열처리에 의해 우수한 오믹 특성을 나타내어 $400^{\circ}C$, 10초의 급속 열처리 조건에서 최저 $3.7\times10^{-6}\; \Omega\textrm{cm}^2$ 의 접촉 비저항을 나타내었다. 이는 열처리에 의해 생성된 Pd-Ge계 화합물의 형성 및 Ge의 InGaAs 표면으로의 확산과 관련이 있었다. 그러나 열처리 시간을 연장할 경우 접촉 비저항이 $low-10^5\; \Omega\textrm{cm}^2$로 약간 증가하였다. 고온 열처리 후에도 오믹 재료와 InGaAs의 평활한 계면을 유지하면서 우수한 오믹 특성을 나타내어, 화합물 반도체 소자의 오믹 접촉으로 충분히 응용 가능하다고 판단된다.
N형 InGaAs에 대한 Pd/Ge/Pd/Ti/Au 오믹 접촉의 급속 열처리 조건에 따른 오믹 특성을 조사하였다. $450^{\circ}C$까지의 열처리에 의해 우수한 오믹 특성을 나타내어 $400^{\circ}C$/10초의 급속 열처리 후에 최저 $1.1\times10^{-6}\Omega\textrm{cm}^2$의 접촉 비저항을 나타내었다. $425^{\circ}C$ 이상의 열처리 후에 접촉 비저항이 점점 증가하여 $450^{\circ}C$에서는 오믹 재료와 InGaAs의 반응에 의해 오믹 특성의 열화가 나타났다. 그러나 high-$10^{-6}\Omega\textrm{cm}^2$ 정도의 비교적 우수한 오믹 특성을 유지하였고, 양호한 표면 및 계면이 얻어져 화합물 반도체 소자에의 응용 가능성이 충분한 것으로 판단된다.
N형 InGaAs에 대한 Pd/Si/Pd/Ti/Au 오믹 접촉의 급속 열처리 조건에 따른 오믹 특성을 조사하였다. $450^{\circ}C$까지의 열처리 동안에 전반적으로 우수한 오믹 특성을 나타내어 $400^{\circ}C$, 20초의 급속 열처리 조건에서 최저 $3.9\times10^{-7}\Omega\textrm{cm}^2$ 의 접촉 비저항을 나타내었다. 이는 열처리에 의해 생성된 Pd-Si계 화합물의 형성 및 Si의 InGaAs 표면으로의 확산과 관련이 있었다. 그러나 $400^{\circ}C$에서 열처리 시간을 30초 이상으로 연장할 경우 접촉 비저항이 low-$10^{-6}\Omega \textrm{cm}^2$ 으로 약간 증가하였고, 열처리 조건을 425~$450^{\circ}C$/10초로 변화시킬 경우 high-$10^{-7}$~low-$10^{-6}\Omega \textrm{cm}^2$으로 약간 증가하였다. 이는 오믹 재료와 InGaAs의 반응에 의해 Pd-Ga계 화합물이 형성된 것과 관련이 있었다. 고온 열처리 후에도 오믹 재료와 InGaAs의 평활한 계면을 유지하면서 우수한 오믹 특성을 나타내어, 화합물 반도체 소자의 오믹 접촉으로 충분히 응용 가능하다고 판단된다.
N형 InGaAs에 대한 Pd/Si/Ti/Pt 오믹 접촉 특성을 조사하였다. 증착 상태에서는 접촉 비저항을 측정할 수 없을 정도의 비오믹 특성을 보였으며, $375^{\circ}C$에서 10초 동안 열처리한 경우 $5\times10^{-3}\Omega\textrm{cm}^2$의 높은 접촉 비저항을 나타내었다. 그러나 열처리 시간을 60초로 연장할 경우 접촉 비저항이 $1.7\times10^{-6}\Omega\textrm{cm}^2$로 급격히 감소하였고, 열처리 조건을 $425^{\circ}C$, 10초로 변화시킬 경우 $2\times10^{-6}\Omega\textrm{cm}^2$의 접촉 비저항을 나타내었다. 또한 $450^{\circ}C$까지도 오믹 재료와 InGaAs의 평활한 계면을 유지하면서 우수한 오믹 특성을 나타내어, 화합물 반도체 소자의 오믹 접촉으로 충분히 응용가능하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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