描述对p型碳化硅半导体的电接触环境设备

N.I.曹,K.H.荣格,C.K.金和中华民国能剧

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AZojomo体积(ISSN 1833 - 122 x) 2005年10月1日

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关键字

介绍

实验

结果与讨论

结论

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文摘

电性质研究了欧姆接触的p型4 h-sic依赖于气割后退火、金属覆盖条件环境电子设备应用程序。的具体接触电阻率4 x 10⁴欧姆厘米²获得了公司/ Si / Ti两步真空退火后的金属结构;在500°C 600年代之后,90年代的850°C。接触电阻是衡量一个矩形传输线技术,和接触电阻是提高多个订单相比,钛和Co / Ti接触一步退火过程。硅层发挥作用的混合扩散障碍Ti和原子,这被认为是高接触电阻的主要原因。

关键字

碳化硅、射频溅射、欧姆接触,硅化物、环境传感器

介绍

低阻和高可靠性的发展对碳化硅(SiC)欧姆接触是至关重要的环境电子设备[1 - 3]。在电子设备的生产,形成的一个主要问题是可再生的欧姆接触。欧姆接触p型碳化硅半导体的研究是相当困难的,因为它有一个很大的肖特基的高度。有限的工作已经报导了欧姆接触p型碳化硅,基于铝金属的[4]。铝合金金属制成的缺点的低熔点和高驱动力的氧化装置的全部过程造作。钛(Ti)有相对较高的熔点,因此Ti-based金属接触试图在这个研究。欧姆接触的同时,大多数研究p型碳化硅执行了6 h-sic 3 c-sic而不是4 h-sic。最近4 h-sic设备生产的兴趣增加了,因为它较高的电子迁移率,而在未来环境SiC设备可以为高性能操作4 h -基质。Ti欧姆接触到4 h-sic基质已将产生较低的接触电阻率和热稳定性的联系,但它仍然有一个问题,在空气中容易氧化甚至在室温。减少接触材料的氧化问题,覆盖层上沉积钛层:Pt和有限公司

试验总共

3.9 x 10 p型外延层¹⁸厘米³在n型(2 x 10¹⁶厘米³)底物被用于这项研究。外延层的厚度是500海里。金属薄膜沉积前,三氯乙烯的SiC基质被沸腾的化学清洗,超声搅拌在丙酮,甲醇超声搅拌,5分钟每一步,脱脂有机污染。黄清洗(NH₄哦:H₂O₂:H₂在75°C O = 1:1:5 600年代;缓冲氧化物腐蚀剂(NH紧随其后₄F,高频)和去离子水冲洗后每一步)进行清洗。制备碳化硅基板的金属接触射频溅射系统已经完成,操作频率为13.56 MHz。在装货前衬底进入溅射室,室是由高纯度(99.99%)涂上金属金属目标。这种预涂层保护样品基质从不锈钢的部分可能的污染在金属薄膜沉积室。预涂后,清洗碳化硅基板被放置的阳极板溅射机泵使用涡轮分子泵和旋转泵。在溅射室压力低至10⁷托。射频溅射条件的潜在30毫托300 W和氩气压力、金属沉积到原文如此。金属沉积后,如果顺序或其他金属薄膜沉积搜索实际欧姆接触技术碳化硅基板。各种金属组合尝试:钛、硅/有限公司有限公司/ Si / Ti, Pt / Si / Ti。钛层的厚度是50 nm,与Si,有限公司分别和Pt层15海里。图1显示了一个流程图的样品制备序列。

矩形传输长度测量(TLM)[5]结构的金属层使用发射光刻图案在不同大小。图案的样本在真空气氛退火温度850°C的电气测量电流-电压(电流电压关系)特征。

电流-电压测量进行了使用HP4145(半导体参数分析仪)和接触电阻率计算方法建议在ref。[5]。

结果与讨论

电电流-电压特性SiC已经准备好的欧姆接触的测量。图2显示了测量电流-电压特性有限公司/ Si / Ti和Si /钛金属结构对SiC在850°C退火后的真空下600年代10⁶托。在图中,联系人好像并没有形成完整的电阻特性,尽管它有一个对称的特点。也承认,公司/ Si / Ti接触Co / Ti联系人相比具有更好的特性。这个结果意味着公司层是有效的保护氧化退火工艺和在空中。从俄歇电子能谱(AES)的分析,公司/ Si / Ti接触电影是原来包含少量的氧原子直到80海里的深度。的氧气可能是由于长时间退火工艺在850°C的温度,和两步退火试图减少氧化问题。

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退火的第一步是一个长时间的过程在低温下对Si和金属的混合;而第二步是短时间高温过程最后硅化物相的形成,具有较低的电阻率。结果在场的两步退火工艺的改善接触电阻率超过一个订单相比,样品由一步退火。如图3所示,钻深度剖面的样品目前硅层与Ti和混合层,可能导致各种硅化阶段。众所周知,TiSi₂和阿₂阶段最低resistvity之间现有的金属硅化物。

铂(Pt)也研究了钝化结构Ti-based h-sic基质4日欧姆接触;Ti - Pt / Ti和Pt / Si / Ti原文如此。电流-电压特性被惠普4145半导体分析仪测量两步真空退火后的金属结构在500°C 600年代之后,退火90年代在850°C。图4显示了电流-电压测量的结果。Ti联系原文如此不显示任何电阻特性,并提出了非常高的接触电阻率。高电阻的原因可能源于简单的氧化钛的性质,和Pt覆盖进行保护容易氧化。Pt层制备没有钛沉积后的真空破坏SiC在同一个溅射室。电流-电压测量的结果为Pt / Ti接触SiC如图4 (b。这个数字表明好的欧姆性质,但具体接触电阻率估计是10的范围³ohm.cm²。然而,工党的具体接触电阻率/ Si / Ti在SiC计算4 x 10⁴ohm.cm²,一个订单改善接触电阻。结果意味着插入硅层是有效的和扩散障碍层起到作用混和Ti和原子,这被认为是高接触电阻的主要原因。

结论

欧姆接触的电特性研究了p型半导体基板4 h-sic环境传感器应用。三种不同金属层已经尝试了特定的接触电阻率低:有限公司Pt和Ti。TLM模式的多层结构是由碳化硅衬底的发射过程的最小长度10㎛。得到最好的结果,4 x 10所示⁴ohm.cm²有限公司/ Si / Ti两步真空退火后的金属结构;在500°C的600年代和90年代的850°C的接触电阻测量输电线路测量技术,和接触电阻是提高多个订单相比,钛和钛/硅接触的退火样品在同一条件。硅层发挥作用的混合扩散障碍Ti和原子,这被认为是高接触电阻的主要原因。结果接触性质强烈依赖于金属沉积条件和气割后退火条件。

交流贡献率不

这项工作的部分支持由韩国科学技术部通过质子加速器(没有用户程序。亚博老虎机网登录m102ks010001 - 02 - k1901 - 01810)的质子核研发项目的工程研发项目和21世纪前沿研发项目。这工作也做的新技术应用程序支持MOCIE(商务部、工业和能源),韩国。

引用

1。,Zetterling, Lee m . Ostling J.P. Palquit, h . Hogberg简颂,和美国“低电阻率欧姆抽搐接触到n - p型4 h-sic“固体电子学,44 (2000)1179 - 1186。

2。崔J.H. c . Kim Lee,克里N.I.曹,c .洪教授和ge张成泽“Pd - Pd-SiC肖特基二极管检测氢气和甲烷在高温时”,传感器和致动器,B77 (2001) 455 - 462。

3所示。N.I.曹,y . Kim c .香港h·崔,c . Kim和b . Lee,紫外激光退火的影响”研究a-SiC电影结构排序”,j .侯尔。理论物理。Soc。,37 (2000) 998-1002.-

4所示。k . v . Vasilevski s . v . Rendakova i . p .妮可缇娜,ai Babanin和a·n·安德列夫,“欧姆接触的电特性和结构特性p型4 h-sic外延层”,半导体,33 (1999)1206 - 1211。

5。施密德,r .文字s.t。谢泼德,w . Wondrak”具体的接触电阻和电阻率的温度行为与硅化钛氮植入6 h-sic欧姆接触”j .达成。理论物理。,85 (1999) 2681-2686.

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