Hydrogen Treatment of Gold Contact on Silicon

Abstract

Зразком для досліджень була пластина р-кремнію товщиною 0.35 мм. До протилежних поверхонь p-кремнієвого зразка було нанесено два золотих плівкові контакти товщиною 50 нм. Для виготовлення золотого плівкового контакту використано методи прямого підігріву контакту в вольфраму човні. Поверхня кремнієвої пластини була активована для відкладення золота шляхом занурення зразків у 0.5 % розчин плавикової кислоти. Після цього кремнієву пластину промили дистильованою водою, висушили і помістили в контейнер для субстратів. Після відкладення золотих плівкових контактів пластину p-кремнію розрізали на декілька зразків. Водневій обробці було піддано лише один контакт за допомогою електролізу в 10 % водяному розчині H2SO4. Золотий контакт був катодом, а графітовий електрод був анодом. Другий золотий плівковий контакт був ізольований під час електролізу. Електроліз тривав 6 хвилин. Щільність струму під час електролізу складала 117.5 А/м2. Оброблені воднем p-кремнієві зразки з золотими контактами зберігалися в кімнатних умовах. Досліджено часову залежність вольт-амперної характеристики зразків. Опір золотого плівкового контакту збільшився в перші кілька годин після водневої обробки. Але потім, протягом тижня після цього, опір золотого плівкового контакту постійно зменшувався. Протягом подальшого тижня опір золотого плівкового контакту не мінявся. Насиченість воднем золотого плівкового контакту викликала значне зниження опору золотого контакту. Після водневої обробки та витримки в кімнатних умовах остаточний опір золотого плівкового контакту знизився майже в 1.5 рази у порівнянні з опором контакту до водневої обробки.

Plate of p-silicon of 0.35 mm thickness was the sample of present studies. Two gold film contacts of 50 nm thickness were deposited on the opposite surfaces of p-silicon sample. For the manufacturing of gold film contacts the method of direct contact heating in a tungsten boat was used. The surface of the silicon plate was activated before the deposition of gold by dipping the samples into a 0.5 % solution of hydrofluoric acid. The silicon wafer was then washed with distilled water, dried and placed in a container for substrates. After deposition of the gold film contact, the plate of p-silicon was cut in several samples. The hydrogen treatment of only one gold film contact was executed by means of electrolysis in 10 % water solution of H2SO4. The gold contact was the cathode and the graphite electrode was the anode. The second gold film contact was isolated during the electrolysis. The electrolysis lasted for 6 min. The current density during electrolysis was 117.5 A/m2. The p-silicon samples with gold contacts processed by hydrogen were stored at room conditions. The time dependence of the volt-ampere characteristics of the samples was investigated. The resistance of the gold film contact increased in the first few hours after hydrogen processing. But then, during the week after hydrogen treatment, the resistance of the gold film contact constantly diminished. During the next week, the resistance of the gold film contact did not change. The hydrogen saturation of the gold film contact caused the significant reduction of the resistance of the gold contact. After treatment and exposure at room conditions, the final resistance of the gold film contact decreased by almost 1.5 times in comparison with the contact resistance before hydrogen treatment.