3.2 Contact ohmique sur GaAsSb p + , méthode FCTLM
3.2.3 Résultats de mesure des contacts ohmiques sur GaAsSb p +
Nous présentons dans la figure 3.9 les tracés I(V) du contact Pt/Ti/Pt/Au sur GaAsSb
p+ pour les dispositifs FCTLM (N,L) : (0,0), (160,0.2), (35,1.5), (28,3), (16,8), (1,192). Les contacts montrent le comportement ohmique sans traitement de recuit. Les
résis-tances mesurées, à l’exception de (160, 0.2), diminuent lorsque la longueur L augmente. Cette observation est conforme aux résultats issus de l’exploitation de l’équation (3.13).
On observe que la résistance de FCTLM motif avec une longueur nominale L = 0.2 µm (longueur mesurée de 0.25 µm) est plus importante que la résistance de FCTLM motif sans contact flottant. C’est une illustration directe de ce que RS> RS0(cf. équation (3.16).
Les figures3.10a et3.10b montrent la résistance de contact flottant mesurée (RFC(L))
en fonction de la longueur de contact (L). Nous traçons également la résistance calculée à partir de l’équation (3.12) avec les paramètres issus du fit. Pour démontrer la sensibilité du procédé d’identification, nous avons tracé dans les figures3.10a et3.10b deux courbes additionnelles pour lesquelles nous avons modifié un des paramètres (LT pour la figure
3.10a et RSpour figure3.10b). Ceux-ci ont été modifiés de plus ou moins 20 % par rapport à leur valeur initiale.
Comme nous pouvons l’observer sur les figures 3.10a et 3.10b, les résultats trouvés sont en excellent accord avec les données expérimentales composées des 340 résistances de FCTLM.
Les paramètres identifiés du contact sans recuit et après recuit à 450◦C pendant 1 s sont présentés dans le tableau3.2
sans recuit après recuit à 450◦C
RS0(Ω/) 676 ± 2 705 ± 2 RS(Ω/) 771 ± 15 667 ± 19 LT(µm) 0.32 ± 0.01 0.27 ± 0.01 RM(Ω/) 0.890 ±0.002 1.45 ± 0.09 ρc(Ωcm2) (8.1 ± 0.3)× 10−7 (5.0 ± 0.3)× 10−7 RP(Ω) 1.9 ± 0.1 1.8 ± 0.1
TAB. 3.2: Paramètres des contacts Pt/Ti/Pt/Au déposés sur GaAsSb0.5 p+ extraits par la méthode FCTLM.
L’analyse des figures3.10a et3.10b apporte plus d’information sur l’origine de la pré-cision obtenue. Pour de petites valeurs de L (c.-à-d. longueur de contact flottant L inférieure ou égale à LT), les trois courbes de la figure3.10a (la valeur nominale de LT et ses variations
de plus ou moins 20 %) sont identiques. Dans la figure3.10b, la courbe correspondant à RS nominale est facilement discernable de ses deux variantes (RSà plus ou moins 20 %). Ceci démontre que la résistance RS est déterminée indépendamment de la longueur LT comme prévu par l’équation3.12pour le cas de L inférieure ou égale à LT. L’identification du pa-ramètre LT est obtenue pour une longueur de contact flottant L comprise entre LT et 6LT. Ceci est dû à la nature non linéaire du terme en tanh(L/2LT) de l’équation (3.12).
Nous traçons les résistances carrées déterminées (RS, RS0), la longueur de transfert (LT), et les valeurs calculées de la résistance specifique de contact (ρc) en fonction de la température de recuit dans les figures3.11a,3.11b et3.11c.
Nous observons dans figure3.11a que RS0change très peu avec la température de recuit, alors que RS change de manière significative avec la température de recuit. Nous notons que pour des températures de recuit Ta inférieure à 450◦C, RS est supérieure à RS0. Pour des températures supérieures, RSdevient inférieure à RS0.
Il y a une baisse significative de la résistance carrée RSaprès un recuit à une température supérieure à 400◦C. Notre analyse est que la diffusion du métal commence à être importante autour de 400◦C.
La longueur de transfert LT déterminée diminue pour une température de recuit Ta infé-rieure à 400◦C et augmente pour les températures plus élevées. Cela signifie que le courant est transféré sur une plus grande distance quand la résistance carrée du semi-conducteur diminue. En conséquence, la résistance ρccalculée montre un minimum à une température de recuit proche de 400◦C.
A notre connaissance, aucune étude n’a été menée précédemment pour extraire avec précision les paramètres de contact, notamment le paramètre RS(donc LT et ρc) dans le cas de contacts non diffusifs.
L’augmentation de la résistance carrée sous le contact par rapport à celle extérieure au contact (RS > RS0) pour le contact non recuit est montrée pour la première fois dans cette étude.
Il est très peu probable que son origine soit le changement de la taille de la barrière (Φb) entre l’air/GaAsSb et Pt/GaAsSb. En effet, il a été montré que le niveau de Fermi à la surface des composés III-V est figé approximativement à la même position qu’il soit sous un oxyde mince ou un métal [Spi79].
(a) 0.1 1 10 100 0.1 1 10 100 1000 RF C (L ) (Ω)
Floating contact length (µm)
Calculated (best fit)
LT -20% LT +20% Experimental data (b) 0.1 1 10 100 0.1 1 10 100 1000 RF C (L ) (Ω)
Floating contact length (µm)
Calculated (best fit)
RS -20%
RS +20%
Experimental data
FIG. 3.10: Résistance de contact flottant mesurée en fonction de la longueur de contact flottant (données expérimentales) ; Analyse de la sensibilité à une variation de ± 20 % sur
(a) 550 600 650 700 750 800 850 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 RS , RS 0 (Ω /sq ) Annealing temperature (C) RS RS0 (b) 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 LT (µ m) Annealing temperature (C) LT (c) 4e-07 5e-07 6e-07 7e-07 8e-07 9e-07 1e-06 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 ρc (Ωc m 2) Annealing temperature (C) ρc
FIG. 3.11: L’évolution des résistance carré de couches (RS, RS0), de la longueur de transfert (LT), et de la résistance de conctact spécifique ρc) avec les températures de récuit détermi-nées par la méthode FCTLM pour le contact Pt/Ti/Pt/Au sur GaAsSb p+.
De plus, si nous supposons une résistivité du matériau massif constante et si nous em-ployons un niveau de Fermi de la surface libre de GaAsSb de 0.22eV au dessus de la bande de valence [Bru04], la largeur de la barrièreΦbrésultante à l’interface entre le métal et le semi-conducteur serait déraisonnablement grande (Φb = 9.7eV). Par conséquent l’origine de l’augmentation de la résistance carrée sous le contact est ailleurs.
Il a été discuté par Pimbley [Pim86] que l’approximation mono dimensionnelle du pas-sage de courant utilisé dans le TLM (c.-à-d. une ligne verticale de transmission de métal-semi-conducteur caractérisée par ρc et une ligne horizontale de transmission à l’intérieur du semi-conducteur caractérisé par RS) ne tient pas compte de l’effet d’encombrement du courant. Cet effet, qui devient important à l’intérieur du semi-conducteur aux bords du contact, résulte de la nature bidimensionnelle de l’écoulement du courant. Il a présenté dans [Pim86] un modèle alternatif au modèle TLM dans lequel la nature bidimensionnelle de l’écoulement de courant est considérée. Il est observé qu’avec RS = RS0, les valeurs de
Rc et de Rend calculées sont plus importantes avec ce modèle qu’avec celles calculées par TLM.
Comme l’approximation par TLM a été employée dans cette étude afin de modéliser la résistance du contact flottant RFC, les valeurs RS déterminées ou des valeurs de ρc sont probablement surestimées.
Cependant, il est important de noter que la mesure physique de la résistance de dispo-sitif avec petite longueur de contact démontre que RS doit être plus grand que RS0 indé-pendamment de l’approximation employée (R(160, 0.2) comparé à R(0, 0) dans la figure
3.9).
Nous ne pouvons pas écarter l’explication suivant laquelle la valeur de RS supérieure à
RS0aurait été causée par le processus de fabrication du dispositif.
En fait, quand nous supposons une résistivité du matériau massif, la différence entre les valeurs déterminées de RSet de RS0pour le contact déposé correspond à une réduction d’environ 17 nm de l’épaisseur du semi-conducteur dopé sous le métal.
Cette gravure involontaire pourrait avoir eu lieu par exemple pendant la désoxydation de l’échantillon par la solution de HCl/H2O (20:80) avant métallisation.
Cependant, les essais d’immersion de GaAsSb dans la solution de HCl/H2O pendant un temps deux fois plus long n’ont donné aucune gravure mesurable (c.-à-d. profondeur
négligeable comparée à 17 nm).