Mo-C/4H-SiC肖特基二极管的设计与研究

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碳化硅(SiC)作为第三代的半导体材料因其优良的特性而成为近期研究的热门。在研究碳化硅器件时可以发现金属与半导体的接触质量会直接影响到碳化硅器件的电学特性,影响器件的应用。而如何制备良好的肖特基接触是金属半导体接触的核心问题。近年来部分研究表明,Mo/4H-SiC肖特基接触的界面表现出严重的势垒不均匀性。这是由于金属钼会与半导体界面发生固相反应,从而导致SiC界面不均匀。因此,本文认为应尽量避免金属和SiC界面之间发生过度反应,以形成均匀的肖特基接触界面。本文提出以Mo-C合金作为肖特基接触金属的碳化硅二极管新结构,研究其退火温度对所制造器件的电学特性的影响。通过在室温下进行电流-电压(I-V)和电容-电压(C-V)测试以获得肖特基的一些重要电学参数。通过电流-电压-温度(I-V-T)测量观察肖特基势垒的均匀性特性。并研究具有不同场板结构下的击穿电压。此外,通过透射电子显微镜(TEM)和EDS能谱图进行材料表征分析。本文提出以Mo-C合金作为肖特基接触金属,其中Mo-C合金原子比为2:1。结果表明在高温退火下的Mo-C合金4H-SiC具有较小的理想因子,其中在900℃下退火的理想因子达到了1.03。结合材料表征分析可以认为该结构极大的改善了肖特基势垒的不均匀性问题。选用基础Si O2介质层作为场板电介质的肖特基二极管的击穿电压能达到1360V。本文研究不同比例的Mo-C合金肖特基接触,两个Mo-C合金体系则表现出较为均匀的界面特性,理想因子接近1,且势垒高度不随退火温度的变化而大幅度波动,具有良好的电学特性。证明了金属Mo-C合金具有形成良好肖特基接触的潜力,并具有良好的高温退火稳定性。
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