本文關鍵詞：高精度MEMS加速度計中歐姆接觸工藝研究

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【摘要】：微加速度計、微陀螺儀、CMOS,晶體管等半導體器件的信號引出是影響器件性能的一個重要因素。為了實現金屬電極一半導體之間信號從整流特性到線性低阻歐姆接觸的轉變，根據需求和功能的不同，可以選擇不同的歐姆接觸制作方案。我們在研的兩種硅基MEMS加速度計為了實現硅基底的接地屏蔽，需要在金屬電極與硅基底之間制作良好的歐姆接觸。本文在調研近些年不同基底上實現歐姆接觸的制備方法與測試方法的基礎上，結合物理學理論，針對在研加速度計對歐姆接觸的需求，選擇了制備方法簡單、工藝兼容性好的AuSb與n-Si歐姆接觸工藝，并使用矩形傳輸線和環(huán)形傳輸線模型對接觸電阻率講行測定。制作討程中，，通過對悍墊上預制的AuSh/NiCr/Au三層金屬結構低溫退火即可實現良好的歐姆接觸。論文對歐姆接觸制作過程中影響工藝的多種參數進行了研究，重點對退火溫度、退火時間、膜厚、升降溫速率和鍍膜材料的影響進行了較為系統的研究，并對該歐姆接觸的合金形成機制有了較為深入的理解。在研究AuSb與n-Si的歐姆接觸的工藝過程中發(fā)現，為了提高矩形傳輸線模型測量電阻率的準確性，在0.5mm×5mm的電極尺寸時，合適的Si片電阻率應小于0.02Ω·cm。分析并驗證了AuSb中Sb原子在歐姆接觸形成過程中的作用，發(fā)現中間層NiCr可以起到阻擋和粘附的作用，AuSb層厚度對電阻率的影響很小，基本可以忽略；合金溫度對電阻率的影響很大，當退火溫度從AuSi共晶點溫度3630-C升到4250℃時，歐姆接觸電阻率從10-1Ω·cm2量級降到10-3Ω·cm2量級。發(fā)現AuSb與Si合金化過程在幾分鐘內便可完成，延長退火時間對結果沒有影響，并且10℃/min到40℃/min范圍內的升溫速率和冷卻速率對于結果也幾乎沒有影響，證實了該歐姆接觸的制作工藝窗口較寬；經過循環(huán)加熱和長期存放后，再次測試表明歐姆接觸電阻率保持穩(wěn)定不變，證明了該歐姆接觸制作工藝的穩(wěn)定性。通過以上研究，針對Si片電阻率為0.014Ω·cm、晶向為(100)的Si片，通過對AuSb/NiCr/Au三層結構進行425℃退火，我們得到的歐姆接觸電阻率為(00025±0.0005)Ω·cm2的歐姆接觸。
【關鍵詞】：金屬連接 AuSb 歐姆接觸 穩(wěn)定性
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH824.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題研究背景8-9
• 1.2 歐姆接觸研究概況9-13
• 1.3 碩士期間的主要工作13-15
• 2 歐姆接觸的能帶理論與測試方法15-26
• 2.1 金硅歐姆接觸的能帶理論15-17
• 2.2 金硅歐姆接觸的電阻率的理論計算17-20
• 2.3 歐姆接觸的接觸電阻率的測試方法20-25
• 2.4 本章小結25-26
• 3 金銻歐姆接觸的工藝過程26-47
• 3.1 金銻歐姆接觸的合金過程26-29
• 3.2 金銻歐姆接觸的工藝過程29-32
• 3.3 金銻歐姆接觸制備的工藝效果評價32-46
• 3.4 本章小結46-47
• 4 金銻歐姆接觸的工藝條件測試47-63
• 4.1 時間等對金銻歐姆接觸的影響47-52
• 4.2 溫度對金銻歐姆接觸的影響52-55
• 4.3 環(huán)形傳輸線模型的結果驗證55-56
• 4.4 金銻歐姆接觸的穩(wěn)定性測量56-62
• 4.5 本章小結62-63
• 5 總結與展望63-65
• 致謝65-66
• 參考文獻66-71
• 附錄1 碩士期間完成的論文71-72
• 附錄2 硅的基本參數與某組實際退火曲線72

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本文編號：935867