高精度MEMS加速度计中欧姆接触工艺研究

发布时间：2017-09-28 12:31

  本文关键词：高精度MEMS加速度计中欧姆接触工艺研究

  更多相关文章： 金属连接 AuSb 欧姆接触 稳定性

【摘要】：微加速度计、微陀螺仪、CMOS,晶体管等半导体器件的信号引出是影响器件性能的一个重要因素。为了实现金属电极一半导体之间信号从整流特性到线性低阻欧姆接触的转变，根据需求和功能的不同，可以选择不同的欧姆接触制作方案。我们在研的两种硅基MEMS加速度计为了实现硅基底的接地屏蔽，需要在金属电极与硅基底之间制作良好的欧姆接触。本文在调研近些年不同基底上实现欧姆接触的制备方法与测试方法的基础上，结合物理学理论，针对在研加速度计对欧姆接触的需求，选择了制备方法简单、工艺兼容性好的AuSb与n-Si欧姆接触工艺，并使用矩形传输线和环形传输线模型对接触电阻率讲行测定。制作讨程中，，通过对悍垫上预制的AuSh/NiCr/Au三层金属结构低温退火即可实现良好的欧姆接触。论文对欧姆接触制作过程中影响工艺的多种参数进行了研究，重点对退火温度、退火时间、膜厚、升降温速率和镀膜材料的影响进行了较为系统的研究，并对该欧姆接触的合金形成机制有了较为深入的理解。在研究AuSb与n-Si的欧姆接触的工艺过程中发现，为了提高矩形传输线模型测量电阻率的准确性，在0.5mm×5mm的电极尺寸时，合适的Si片电阻率应小于0.02Ω·cm。分析并验证了AuSb中Sb原子在欧姆接触形成过程中的作用，发现中间层NiCr可以起到阻挡和粘附的作用，AuSb层厚度对电阻率的影响很小，基本可以忽略；合金温度对电阻率的影响很大，当退火温度从AuSi共晶点温度3630-C升到4250℃时，欧姆接触电阻率从10-1Ω·cm2量级降到10-3Ω·cm2量级。发现AuSb与Si合金化过程在几分钟内便可完成，延长退火时间对结果没有影响，并且10℃/min到40℃/min范围内的升温速率和冷却速率对于结果也几乎没有影响，证实了该欧姆接触的制作工艺窗口较宽；经过循环加热和长期存放后，再次测试表明欧姆接触电阻率保持稳定不变，证明了该欧姆接触制作工艺的稳定性。通过以上研究，针对Si片电阻率为0.014Ω·cm、晶向为(100)的Si片，通过对AuSb/NiCr/Au三层结构进行425℃退火，我们得到的欧姆接触电阻率为(00025±0.0005)Ω·cm2的欧姆接触。
【关键词】：金属连接 AuSb 欧姆接触 稳定性
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH824.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题研究背景8-9
• 1.2 欧姆接触研究概况9-13
• 1.3 硕士期间的主要工作13-15
• 2 欧姆接触的能带理论与测试方法15-26
• 2.1 金硅欧姆接触的能带理论15-17
• 2.2 金硅欧姆接触的电阻率的理论计算17-20
• 2.3 欧姆接触的接触电阻率的测试方法20-25
• 2.4 本章小结25-26
• 3 金锑欧姆接触的工艺过程26-47
• 3.1 金锑欧姆接触的合金过程26-29
• 3.2 金锑欧姆接触的工艺过程29-32
• 3.3 金锑欧姆接触制备的工艺效果评价32-46
• 3.4 本章小结46-47
• 4 金锑欧姆接触的工艺条件测试47-63
• 4.1 时间等对金锑欧姆接触的影响47-52
• 4.2 温度对金锑欧姆接触的影响52-55
• 4.3 环形传输线模型的结果验证55-56
• 4.4 金锑欧姆接触的稳定性测量56-62
• 4.5 本章小结62-63
• 5 总结与展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-71
• 附录1 硕士期间完成的论文71-72
• 附录2 硅的基本参数与某组实际退火曲线72

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本文编号：935867