Fabrication and Electrical Characterization of Cu N-Si Schottky Contacts by Creating H-Terminated Surface

Abstract

Bu çalışmada, ρ=1-10 cm öz dirençli n-tipi (100) yönelimli silisyum (Si) tek kristali kullanıldı. Geleneksel kimyasal temizleme işlemlerinden sonra, kristalin arka yüzeyine % 99,999 saflıkta alüminyum (Al) metali buharlaştırıldı ve bir kuvars tüp fırını kullanılarak azot atmosferinde tavlanarak omik kontak oluşturuldu. n-Si kristalinin ön yüzeyinin H-sonlu olması için seyreltik hidroflorik asit ile yüzey iyileştirme işlemi uygulandı. Böylece Schottky kontakları, n-Si kristalinin ön yüzeyine %99,99 saflıktaki bakır metali (Cu) termal olarak buharlaştırılarak üretildi. Üretilen n-Si/Cu Schottky kontaklarının akım-gerilim (I-V) ölçümleri yapıldı ve bunların grafikleri çizildi. Akım-gerilim verileri grafiklerle birlikte değerlendirilerek Schottky diyotların idealite faktörleri (n), bariyer yükseklikleri (Фb) gibi karakteristik parametreler elde edildi. Cheung fonksiyonlarını kullanarak diyotların seri direnç (Rs) değerleri belirlendi. Ek olarak, yine Cheung fonksiyonlarını kullanarak, numunelerin idealite faktörü ve engel yüksekliği değerleri yeniden belirlendi. Böylelikle üretilen n-Si/Cu Schottky kontaklarının karakteristik parametrelerine H sonlandirma ile yapilan yüzey pasivasyon yönteminin katkısı incelendi. Üretilen Cu/n-Si Schottky kontakların C-V, C-f, G-V, G-f ölçümleri de yapılarak, elde edilen ölçüm verilerinden grafikleri çizildi ve Schottky kontak parametreleri ile ilgili hesaplamalar yapıldı. Elde edilen bulgular yorumlanarak, sonuçlar değerlendirildi.

In this study, an n-type silicon single crystal (Si) with (100) orientation and has a resistivity of ρ = 1-10 cm was used. After conventional chemical cleaning processes, 99.999% pure aluminum (Al) metal was evaporated to the crystal's back surface and an ohmic contact was formed by annealing in a nitrogen atmosphere using a quartz tube furnace. The surface treatment process was applied with dilute hydrofluoric acid so that the front surface of the n-Si crystal was H-terminated. Thus, Schottky contacts were produced by thermally evaporating copper metal (Cu) with 99.99% purity to the front surface of the n-Si crystal. Current-voltage (I-V) measurements of n-Si/Cu Schottky contacts were performed and their graphs were drawn. Characteristic parameters such as ideality factor (n), barrier height (Фb) of the Schottky diodes were obtained by evaluating the current-voltage data together with the graphs. The series resistance (Rs) values of the diodes were determined using Cheungs' functions. In addition, using the Cheungs functions, the ideality factor and barrier height values of the samples were re-determined. Thus, the contribution of the surface passivation by the H-termination method to the characteristic parameters of the n-Si/Cu Schottky contacts produced was examined. C-V, C-f, G-V, G-f measurements of the produced Cu/n-Si Schottky contacts were performed, the graphs were drawn from the obtained measurement data, and calculations were made for Schottky contact parameters. The obtained findings were interpreted and the results were evaluated.