铜基p型SiC欧姆接触设计与研究

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作为第三代半导体的突出代表,SiC因具有很多的优良特性而被广泛应用于高频、高压器件中。在SiC器件的制造过程中,获得稳定性好且接触电阻率小的欧姆接触是需要去关注的重点。p型SiC欧姆接触作为当下研究的热点,其还存在着很多问题:欧姆接触的形成机理尚未清楚;欧姆接触形成所需的退火温度过高;欧姆接触的热稳定性和可靠性差、比接触电阻大。本文主要研究了几种p型SiC欧姆接触:Cu/Ti/Al、Cu/Ti/Al/Ni、Ti/Al/Ni和Cu/Ti/Al/W。Cu/Ti/Al接触主要研究了不同退火温度和不同比例的Ti/Al厚度对电学特性的影响。Cu/Ti/Al/Ni接触研究退火温度对电学特性的影响。除此之外,将Cu/Ti/Al/Ni接触与Cu/Ti/Al、Ti/Al/Ni和Cu/Ti/Al/W接触之间的电学特性进行对比分析。使用线性传输线模型(TLM)来测量样品的比接触电阻。通过结构表征来分析欧姆接触形成的机理。扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和能量色散X射线(EDX)用来分析物相的生成、元素的分布和接触界面的形貌。本文研究了不同比例的Cu/Ti/Al欧姆接触电学特性,当Ti:Al=1:6时,Cu/Ti/Al接触在800℃退火下就能形成欧姆接触,最小比接触电阻为2.0×10-5Ω·cm~2。当Ti:Al=1:4时,Cu/Ti/Al接触的比接触电阻值不随退火温度有太大的改变。虽然Ti、Al层的厚度比例不同,但是在800-1000℃退火后的欧姆接触电学特性都很好,接触电阻率均能接近10-5Ω·cm~2量级。本文还研究了Cu/Ti/Al/Ni欧姆接触电学特性。900℃退火后,Cu/Ti/Al/Ni接触形成了欧姆接触,比接触电阻为8.9×10-4Ω·cm~2。Cu的加入能够降低Cu/Ti/Al/Ni接触形成欧姆接触的SiC掺杂浓度和退火温度,工艺成本和制备难度都能降低。相对比Cu/Ti/Al接触,金属Ni作为保护层能有效提高欧姆接触的热稳定性,并限制接触表面的氧化。此外,将Cu/Ti/Al/Ni与Cu/Ti/Al/W接触的电学特性进行对比,Ni作为保护层具有更好的效果。
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