Способ изготовления омических контактов к моносульфиду самария

п 1) ОП ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСКОМ,)г СВИДСХСЛЬСТВ 2 ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУВЛИКОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССР (ГОСЙАТЕНТ СССР)(71) Научно-производственное обьединениеим.САЛавочкина; Институт попупроводников АНУССР(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОМИЧЕСКИХКОНТАКТОВ К МОНОСУЛЬФИДУ САМАРИЯ(57) Использование; изобретение позвопяет с высокой воспроизводимостью попучать омические контакты к моносупьфиду самария (МС) с низким сопротивлением, высокой стабильностью и большим сроком службы. Это важно для МС, чувствительного к механическим деформациям. Сущность: на МС в местах контактных площадок в течение 50 - 100 с со скоростью 10 - 20 А/с в качестве геттера наносят титан. В качестве второго слоя в течение 300 - 400 с со скоростью 10 - 20 А/с наносят никель. Формирование такой двуспойной металлической пленки проводится при 100 - 200 С. 1 ил 7 табп.Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть использовано при формировании металлиэации полупроводниковых приборов на основе моносульфида самария,Цель изобретения - уменьшение контактного Сопротивления при увеличении стабильности и воспроизводимости характеристик контактов, увеличении срока службы контактов,Авторами изобретения обнаружено, что двухслойное покрытие, нанесенное по способу, описанному выше, обеспечивает контакт, характеризуемый высокой стабильностью и воспроизводимостью параметров, большим сроком службы,Новым по сравнению с прототипом и существенным для реализации способа являются следующие признаки;- нанесение металлического покрытия в виде двухслойной металлической пленки;- нанесение в качестве первого слоя непосредственно на подложку титана в тео чение 50 - 100 с со скоростью 10 - 20 А/с;- нанесение в качестве второго слоя никеля в течение 300 - 400 с со скоростьюо10 - 20 А/с;- формирование двухслойного покрытия при температуре подложки 100 - 200 С.Сущность предлагаемого способа состоит в следующем,Моносульфид самария является материалом, очень чувствительным к механическим деформациям. Поэтому при формировании контакта необходимо до минимума уменьшить механические напряжения, возникающие при осаждении металлической пленки контактного материала, Для этого необходимо: 1) использовать пластические материалы; 2) проводить напыление при возможно более низих температурах; 3) исключить циклические термообработки. Кроме этого, моносульфид самария в присутствии кислорода окисляется; ввиду чего необходимо либо резко ограничить контакт с воздухом, либо использовать подслой сильного геттера. В качестве геттера нами использовался слой титана, напыленного со скоростью 10 - 20 оА/с в течение 50-100 с. Этот слой обеспечивает хорошую адгезию, низкое сопротивление и стабильность электрофизических характеристик. Геттерное действие титана заключается в снижении парциального давления кислорода при напылении, десорбции хемисорбированного слоя окисла на55 же. Здесь же показана зависимость от напряжения Ч дифференциального наклона в двойном логарифмическом масштабе а= б 93/бдК Такая зависимость позволяет более тонко чувствовать особенности ВАХ и поверхности моносульфида самария в результате химической реакции с ней титана.Титан обладает также высокими пластическими свойствами. Однако он имеет до вольно высокое сопротивление - 54 мк Омсм при 20 ОС, Полученный в результате проведения режимных операций слой титанаотолщиной от 500 до 2000 А при проявлении хороших геттерных свойств имеет небольшое сопротивление.В качестве второго слоя контакта намивыбран никель. Он является пластичным металлом, дает низкое сопротивление при толощинах от 3000 до 8000 А, получаемых в результате проведения указанных в формуле режимных операций, не подвержен коррозии, хорошо паяется, при циклических механических нагрузках двухслойная металлизация титан - никель не меняет своих электрофизических и механических характеристик. Напыление обоих слоев производится при температурах подложки 100 - 200 С. При более низких температурах резко ухудшалась адгезия контакта, а при более высоких - увеличивается механическое напряжение, оказывающее воздействие на тензорезисторную пленку моносульфида самария. Использование двухслойного нанесения титан-никель позволило получить омический контакт с низким сопротивлением, высокой воспроизводимостью, стабильностью и повышенным ресурсом.Получение контактов по предлагаемомуспособу проводилось в вакуумной установке УВР-ЗМ при вакууме 5 10 торр. Моно-бсульфид самария ЗвЯ напылялся на 40 стеклянную подложку через маску с отверстиями в виде прямоугольников размерами 4 х 1 мм. Металлическое покрытие напылялось из молибденовых лодочек через маску так, что оставался чувствительный элемент 45 из ЯаЯ размером 2 х 1 мм, а с двух сторон егобыли образованы контактные площадки 1 х 1 мм, Сначала через такую маску напылялся титан в течение 35 - 330 с со скоростью 5 - 60 оА/с, а затем никель в течение 130 - 670 с со 50оскоростью 6 - 30 А/с. Напыление металлов проводилось при температуре 80 - 240 С.Вольт-амперная характеристика структуры (И 1+Т)-Игпи представлена на черте1829769 Таблица 1 Сопротивление макетов тензорезисторов с контактами (Т+М) при различных режимах напыления Т 1; Тпод.=150 С; режим напыления гЛ: время напыления 1 м=350 с, скорость напыоления Чю=15 А/с. отклонения от омического закона, для которого а= 1.Из зависимости на чертеже следует, что диапазон омичности контакта от 0,01 В до 3,0 В.В таблице 1 приведены данные исследования влияния режимов напыления Т при фиксированных режимах напыления никеля (время напыления 1 м = 350 с, скороость напыления Чв = 15 А/с, температура напыления Т = 150 С) на сопротивление и разброс сопротивления макетов тензорезисторов. Измерение сопротивления макетов тензорезисторов с контактами проводилось при О = 1. Для каждого режима определялось среднее значение сопротивления в 1партии Бобр по формуле Бобр =где и - количество образцов в партии, Бобр - сопротивление образца. Отклонение сопротивления ЬЯ от среднего значения определялось по ЬЯ =Бобр Бобр)/Бобр 100%. Среднее значение отклонения сопротивления определялось по следующей формуле:ЬЯ = - ). ЬЯ1ииИз данных табл.1 следует, что при скоорости напыления титана 10-20 А/с и времени напыления 50 - 100 с среднее сопротивление макетов и среднее значение отклонения сопротивления минимальны.В табл.2 приведены данные исследования влияния режимов напыления М при фиксированных режимах напыления титана (время напыления сто = 70 с, скорости напыоления Чт = 15 А/с, температура напыления Т = 150 С) на сопротивление и разброс сопротивления макетов тензорезисторов. Из данных табл,2 следует, что при скосрости напыления никеля 10 - 20 А/с и времени напыления 300-400 с среднее сопротивление макетов и среднее значение отклонения сопротивления минимальны,Исследование температурных режимов нанесения металлизэции, приведенное в табл.3, показало диапазон от 100 до 200 С.Ниже приведено сопоставление воспроизводимости макетов тензорезисторов, полученных при металлизации контактов по одной из оптимальных технологий (табл.4) и по неоптимальной технологии (табл,5).Из данных табл,4 и табл.5 следует, что неоптимал ь ность тол ько для подслоя титана приводит к снижению воспроизводимости и увеличению сопротивления макетов. Исследование стабильности и срокаслужбы макета тензорезистора с контактами, полученными по оптимальной технолоо огии (Чт; = 15 А/с, т = 70 с, Чщ = 15 А/с, 1 ю = 25=350 с, Тпод. = 150 С), представлены в табл,6 и табл.7, Здесь ЛЯ,бр определяется по формуле:ЬЯобр = (ЯобрЛ Яобр.о)/Бобр.о100 ,где Бобр.о начальное сопротивление образ-.Яобрл - текущее сопротивление образца.Из приведенных таблиц видно, что втечение 8 ч уход сопротивления не превысил 0,4% (табл.6). Изменение сопротивления в течение 60 сут не превысило 0,46 о(табл,7).Предложенный способ создания омического контакта, сохраняя технико-зкономические преимущества способа-прототипа, обладает рядом следующих: более низкое сопротивление, высокая воспроизводимость, большой срок службы, высокая стабильность,1829769 Продолжение табл, 1 Таблица 2 Сопротивление макетов тензорезисторов с контактами (Т 1+%) при различных режимах напыления Т 1; Тлодл,=150 С; режим напыления Т 1: время напыления 1 т;=70 с, скорость напылеония Чт=15 А/с Продолжение табл.2 Таблица 3 Сопротивление макетов тензорезисторов с контактами (Т+М),напыленных при различоных температурах подложки, ттрн=70 с, ты=350 с, Ч=15 А/с. Таблица 4 о Воспроизводимость макетов тензорезисторов с контактом (Т+М) от=70 с, Чт=15 А/с,о та=350 с, 981=15 А/с, Тподл.=150 С621 622 623 624 Номе об аз а 625 626 627 Вобр., Ом М 140 1,6 137 3,7 142 0,2 149 4,7 147 З,З 140 1,6 141 0,9;.:47 643 Номе об аз а 641 642 Таблица 5 о Воспроизводимость макетов тензорезисторов с контактом (Т+М 1) тт=20 с, Чу=10 А(с,о 1%=350 с, Чм=15 А с, Тподл.=150 С413 410 411 412 416 Номе об аз а 414 415 782 212 774 20,0 Продолжение табл. 5 Таблица б Стабильность макетов тензорезисторов, образец М 624. 360 20 40 160 320 10 В емя об азца 148,80,13 148,8013 Продолжение табл. б 600 3600 7200 480 1200 14400 2800 В емя об азца 148,60,27 148,50,34 Таблица 7 Срок службы макетов тензорезисторов, образец й. 624 В емя об аз а 16 30 60 148,30,46 Кобр., Ом Я о18297 б 9 12 5,А УО Составитель Н.ВолодиТехред М.Моргентал Редактор О,Стенин орректор Н.Бобков каз 272 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 дательский комбинат "Патент" г. Ужгород, ул.Гагари изводствен формула изобретения СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОМИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ К МОНОСУЛЬФИДУ САМАРИЯ, включающий нанесение металлического покрытия на пленку моно сульфида самария, отличающийся тем, что, с целью уменьшения контактного сопротивления, увеличения стабильности и восп роизводимости характеристик, а также повышения срока службы контактов, на пленку моносульфида самария последовательно наносят слой титана в течение 50-100 с, слой никеля в течение 300 - 400 с, причем слои наносят со скоростью 10 - 20 А/с при температуре подложки 100 - 200 С.