论文部分内容阅读
新一代半导体材料碳化硅(SiC)相比于当今电子行业中最常用的半导体材料Si而言,具有宽带隙,高击穿电场和高导热率等优异性能,使其适用于大功率,高频和高温器件。但是,如果没有能在相同条件下工作的接触和互连,那么碳化硅在这种条件下的运行能力将无法得到充分发挥。目前,低电阻、高稳定性的欧姆接触的制造是SiC功率器件开发的关键技术问题。p型SiC材料的欧姆接触存在以下问题:(1)形成欧姆接触的合金化退火工艺的温度较高;(2)欧姆接触的稳定性、可靠性差;(3)欧姆接触形成的机理还不够清楚。为解决合金化退火温度较高问题本文采用Ni/Si/Al和Cu/Ti/Al两种多层体系材料作为p型4H-SiC欧姆接触材料,前者Ni/Si/Al体系中Si的加入使体系降低了合金化退火温度,后者Cu/Ti/Al体系中Cu的加入也在降低比接触电阻上发挥一定的有益作用。经多次实验探索出满足本实验要求的最佳工艺条件,同时对体系材料的厚度和退火温度进行了讨论分析。利用传输线模型(TLM)测量接触点的I-V特性曲线并计算比接触电阻ρc。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、能量色散光谱仪(EDS)分析不同参数条件下接触材料与SiC界面之间的物相及物相组分含量的变化。本文基于p型欧姆接触常用的Al基体系,研究了Ni/Si/Al多层体系作为接触材料,体系仅在650℃退火后即可以形成欧姆接触,避免了一般欧姆接触体系所需的900～1200℃高温退火。体系所得到的最低比接触电阻值为1.3×10-4Ωcm2。本文还研究了基于Ti/Al基体系的Cu/Ti/Al多层金属作为接触材料,加入未在p型欧姆接触中使用过的新材料Cu。体系经800℃退火可生成欧姆接触,比接触电阻为1.0×10-4Ωcm2。并在850℃退火后,得到最低的比接触电阻为5.49×10-5Ωcm2,体系满足器件使用需求。新材料Cu作为欧姆接触材料具有一定的潜力。