当今的许多行业都需要在高温环境下工作的电子器件,如航空航天、火力发电、石油勘探和核能等,而目前的Si基器件的极限应用温度仅达200℃,大大限制了其应用。由于SiC半导体材料具有宽带隙、高热导率及高击穿场强的优势而能轻易突破Si的物理极限,被广泛应用于制备大功率、高温、高频器件。SiC材料本身的应用温度可达1000℃,真正制约SiC半导体材料应用的是其欧姆接触的电学性能和热稳定性。而关于SiC欧姆接触的研究大多集中于4H-SiC基体,因其在SiC多型体中具有最宽的带隙（3.2 eV）。关于3C-SiC基体欧姆接触的研究则较少,关于其高温稳定性的研究则鲜有人报道,其实在制备大尺寸器件方面3C-SiC材料更有优势,因为其是唯一可以在Si基体上异质外延生长的一种SiC晶型材料,即不受限于大尺寸SiC晶片的制备。为此,本文对3C-SiC的欧姆接触在空气、400℃环境下的高温稳定性做了针对性的研究。1首先研究了Ni/3C-SiC结构的欧姆接触性能,经850℃、950℃和1050℃退火后分别获取了1.62× 10-3 Ω·cm2、5.31×10-4 Ω·cm2和2.68×10-4Ω·cm2的比接触电阻。并采用XRD、TEM、AFM和SEM等测试手段分析了 Ni/3C-SiC体系的界面和表面。研究发现,经退火后,在界面和接触表面附近形成了大量的碳簇。碳簇的存在粗化了接触表面,并且在时效过程中极易老化。2为了解决游离碳偏聚形成碳簇的问题,本文设计了 Ir/Ni/Ti/Ni/SiC的金属堆栈结构。经850℃、950℃和1050℃退火后分别获取了 8.61×10-4Ω·cm2、8.35×10-5 Ω·cm2 和 6.94×10-5 Ω·cm2的比接触电阻,显著降低了Ni/SiC体系的比接触电阻。经XRD、AFM和SEM等测试手段的分析,发现退火后并未形成碳簇,游离碳被Ti吸收形成了 TiC,显著降低了接触表面的粗糙度。此外,位于接触层顶部的Ir-Ni混合层阻碍了氧的内扩散,从而提高了欧姆接触的热稳定性,在400℃、空气的环境下保温200 h,比接触电阻从最初的8.35×10-5 Ω·cm2仅增长到了9.13×10-4 Ω·cm2。3为了改善Ti抗氧化性差的问题,在本研究中将Ti替换成了 W,即研究Ir/Ni/W/Ni/SiC体系的欧姆接触性能。研究发现,其欧姆接触的电学性能、热稳定性及接触表面的光滑度均优于前两个体系。经850℃、950℃ 和 1050℃ 退火后分别获取了 7.62×10-4 Ω·cm2、4.07×10-5 Ω·cm2和2.74×10-5 Ω·cm2的比接触电阻。经XRD、TEM、SEM和AFM等测试手段的分析,发现在SiC和接触金属的界面处无碳簇形成,而是形成了一薄层的WC,且界面较为规则。此外,在接触层的顶部有一明显的Ir-Ni混合层,既阻挡了游离碳的外扩散,又阻碍了氧的内扩散,使得接触表面非常光滑平整,且显著提高了欧姆接触的热稳定性,经200 h的高温加热处理,比接触电阻仅从4.07× 10-5 Ω·cm2增加到3.39×10-4 Ω·cm2。