A Study of Surface Improvement of P-Si by Electrolytic Solution in Cu P-Si Schottky Contact Fabrication

Abstract

Bu çalışmada, yönelimi (100) ve özdirenci ρ = 1-10  cm olan p-tipi silikon tek kristal kullanıldı. Geleneksel kimyasal temizleme işlemlerinin ardından saf Alüminyum metali (%99.999) kristalin arka yüzeyine buharlaştırıldı ve bir kuvars tüp fırın kullanılarak azot atmosferinde tavlandı. Arka yüzeyinde ohmik kontak bulunan p-Si wafer üç parçaya bölündü ve bir parçası hemen vakum kaplama ünitesindeki numune tutucudaki maskenin üzerine yerleştirildi. Wafer'ın ön yüzeyine saf bir bakır metal (%99.98) buharlaştırıldı ve bu parça referans numune olarak adlandırıldı. Wfer'ın kalan iki parçasının omik kontakları üzerine iletken tel lehimler yapıldı. Bunlardan bir tanesinin ön yüzeyine %10'luk H2O2 elektrolitik çözeltisi ve %10'luk HF çözeltisi kullanılarak yüzey iyileştirme (yüzey pasivasyonu) işlemi uygulandı. Diğerinin ön yüzeyi kontrollü bir şekilde sadece %10'luk H2O2 elektrolitik çözeltisi kullanılarak oksitlendi. Böylece, termal olarak saf bakır metalinin (%99.98) p-Si wafer'lerin pasifleştirilmiş yüzeyi ve oksitlenmiş yüzeyi üzerine buharlaştırılmasıyla yüzey pasivasyonlu Schottky kontakları ve MIS Schottky kontakları üretildi. Cu/p-Si Schottky kontaklarının akım gerilim (I-V) ölçümleri yapıldı ve grafikleri çizildi. Akım-voltaj verileri grafiklerle birlikte değerlendirildi. Schottky diyotların idealite faktörleri (n), engel yükseklikleri (Фb) gibi karakteristik parametrelerinin değerleri belirlendi. Cheung fonksiyonları kullanılarak seri direnç (Rs) değerleri belirlendi. Ayrıca sonuçların tutarlılığını kontrol etmek için idealite faktörü (n) ve engel yüksekliği (Фb) değerleri yeniden belirlendi. Böylece kullanılan yüzey iyileştirme işleminin Cu/p-Si Schottky kontaklarının karakteristik parametreleri üzerine etkileri incelenmiş ve elde edilen sonuçlar yorumlanarak değerlendirilmiştir. Anahtar kelimeler: Diyot, Doğrultucu, Kontak, Schottky, Yüzey iyileştirme, Yüzey pasivasyonu.

In this study, a p-type silicon single crystal, with an orientation of (100) and resistivity of ρ = 1-10 cm was used. After traditional chemical cleaning processes, pure (Al) metal (99.999%) was evaporated to the back surface of the crystal and annealed by a quartz tube furnace in a nitrogen atmosphere. The p-Si wafer with ohmic contact on the back surface was divided into three parts. One part of them was immediately placed on the mask on the sample holder in the vacuum coating unit. A pure copper metal (99.98%) was evaporated to the front surface of the wafer and this piece was named as a reference sample. Conductive wire solders were made onto the ohmic contacts of the remaining two parts of the wafer. Surface improvement (surface passivation) was applied to the front surface of one of them by using 10% H2O2 electrolytic solution and 10% HF solution. The front surface of the other was oxidized using only 10% H2O2 electrolytic solution in a controlled manner. Thus, the Schottky contacts with surface passivation and MIS Schottky contacts were produced by evaporation of thermally pure copper metal (99.98%) onto the passivated surface and the oxidized surface of p-Si wafers. Current (I-V) voltage measurements of the Cu/p-Si Schottky contacts were performed and their graphs were drawn. Current-voltage data were evaluated together with the graphics. The values of the characteristic parameters of the Schottky diodes such as ideality factors (n), barrier heights (Фb) were determined. Using Cheungs' functions, the values of the series resistance (Rs) were determined (Cheung and Cheung, 1986). Thus, the effects of the surface improvement process used on the characteristic parameters of the Cu/p-Si Schottky contacts were examined and the results obtained were evaluated by interpreting. Keywords: Contact, Diode, Rectifier, Schottky, Surface improvement, Surface passivation.