sic肖特基二极管的特性研究

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1、SiC肖特基二极管的特性研究

2、第1lun2的欧姆接触和理想因子n=1.20～1.25的SiC肖特基二极管。与欧姆接触采用950℃高温合金制备的P型6H-SiC肖特基二极管(B类样品)比较表明，后者较大的串联电阻大大地影响其电学特性。关键词：界面态特征电阻串联电阻电离率理想因子ThestudyofSiCSchottkyDiodeCharacteristicsAbstract：Thetreatmentsofoxidation-etching-immersinginboilingperatureofannealingfrom800℃-1200℃

3、tobeloiccontacts2arepreparedbeloiccontactsformedbyhightemperature(950℃)process,itcanbeconcludedthattheseriesresistanceofSampleBcanenormouslyaffecttheelectricperformancesoftheSiCdevices.Key2的电流密度[2]，现已研制SiC器件在无任何冷却散热系统下能在600°C高温下正常工作。因而，SiC器件成为目前半导体领域最受人关注的热点器件和前沿研究领域之一。良好

4、的欧姆接触是高温、大功率半导体器件的重要条件。SiC的特殊性质使其器件工艺与硅相比困难得多[3－5]。Si工艺中常用高掺杂隧穿效应制备欧姆接触。但杂质在SiC中极小的扩散系数[6]以及注入离子仅约5％的电激活率[7]导致这一方法在SiC中无法实现。所以通常利用800℃-1200℃的高温合金以形成较好的欧姆接触[8－9]。这将给工艺带来困难，而且高温使金属电极表面出现斑痕，甚至缺陷，影响器件性能。本文采用氧化－刻蚀－沸水处理的方式（B;）,外延及衬底层厚分别约10μm、250～280μm，掺杂浓度分别为：P型：9×1015cm-3，6.6×

5、1018cm-3。N型：1×1016cm-3,1×1018cm-3。将样片正、反面经900℃各干氧40分钟，正面保护后用5%的HF刻蚀背面SiO2，去离子水冲洗后即用沸水浸泡10－15分钟，最后在N2气中烘干。这样，通过刻蚀氧化层而达到了表面自然展平的效果，此时表面形成Si-H、Si-H2、、Si-H3，在水中浸泡一段时间后，Si-H2、、Si-H3与沸水反应，最后表面留下单一的Si-H[11,12]，表面平整度达到原子量级，其界面态可忽略，势垒高度仅由金属功函数决定。在低于100℃、3×10－4Torr的真空系统中蒸发功函数小的Al制备

6、欧姆接触，比接触电阻为5~810-3Ω.cm2。经同样处理的SiC正面，利用掩膜蒸发功函数大的Au制成肖特基整流接触，结面积为3.3×10－3cm2，以下称为A类样品。为了进行比较，用常规高温法制备了B类样品－P型Al/6H-SiC肖特基二极管，其欧姆接触采用950℃高温合金Al/SiC的方式形成，其比接触电阻典型值为4~610-2Ω.cm2。光刻而成的肖特基结面积是4.91×10-4cm2。3结果与讨论理想因子n反映肖特基结的正向电流/电压特性。当偏压大于时，它表示为：500)this.style.ouseg(this)">（1）式中5

7、00)this.style.ouseg(this)">（2）J0为反向饱和电流密度。（2）式中第一项是扩散电流密度，第二项为复合电流成份，和分别为半导体载流子的扩散系数及寿命，N0、分别为掺杂浓度和本征载流子浓度。结合（1）、（2）式可知，对应于扩散电流，n=1，在复合机制中，n=2。一般而言，肖特基结具有这两种电流输运机制，1根据(2)式计算，室温下nA=1.25—1.3，nB=1.7—1.75。图1表明，对于相同的正向电流，B类样品正向压降远远高于A类样品。这与B类样品较大的串联电阻有关。串联电阻上的压降使肖特基结上的实际压降减小,从

8、而导致nB>nA。考虑串联电阻，公式（2）成为：500)this.style.ouseg(this)">（3）式中串联电阻Rs包括材料特征电阻和接触电阻。根据金属/半导体接触理论[13-14]，我们获得理想金属/半导体系统比接触电阻为：]500)this.style.ouseg(this)">(4)其中和分别是金属功函数及半导体电子亲和能，Dit和分别为界面态密度和界面层厚度，是表面态中性能级，有效理查德常数A*=194.4A.cm－2.K-2[15]。对于A类样品,我们采用B-3的衬底,其载流子浓度仅为3×1016cm-3,外延层

9、载流子浓度与掺杂浓度为同一数量级。根据材料特征电阻表达式：500)this.style.ouseg(this)">（5）式中L为材料厚度，p、p分别为空穴浓度和迁移率。此处取＝90cm2/Vs