表面氢化降低SiC金属接触间界面态密度的机理

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1、第34卷第3期电子科技大学学报Vol.34No.32005年6月JournalofUESTofChinaJun.2005表面氢化降低SiC/金属接触间界面态密度的机理罗小蓉，张波，李肇基(电子科技大学微电子与固体电子学院成都610054)【摘要】研究了SiC表面氢化降低界面态密度的机理。采用缓慢氧化、稀释的HF刻蚀、沸水浸泡的表面氢化处理方法，降低SiC表面态密度。该方法用于SiC器件的表面处理，在100℃以下制备了理想因子为1.20～1.25的−326H-SiC肖特基二极管，其欧姆接触比接触电阻为(5～7)×10Ω·cm。表面氢化处理的优点在于避免了欧姆接触所需的800～

2、1200℃的高温合金，降低了工艺难度，改善了肖特基结的电学特性。关键词氢化;极性;界面态;接触电阻;理想因子中图分类号TN301;TN305.2文献标识码AMechanismofReductionofInterface-StateDensityintheSiC/MetalContactbyHydrogenationLUOXiao-rong，ZhANGBo，LIZhao-ji(SchoolofMicroelectronicsandSolid-StateElectronics,UESTofChinaChengdu610054)AbstractThemechanismoflowe

3、ringthedensityofinterfacestatesduetohydrogenatingSiCsurfacewasstudied.ThetreatmentofhydrogenationSiCsurfacebyslowlyoxidizing，etchingbydiluteHFandthenimmersinginboilingwaterwasutilizedtolowerthedensityofsurfacestates.ThemethodwasappliedtotreatthesurfaceduringfabricatingSiCdevice.SiCSchottky

4、diodeswithidealityfactorof-321.2～1.25andohmiccontactswithspecificresistanceof(5～7)×10Ω·cmwereobtainedbelow100℃.Itsadvantageslayinavoidingthehigh-temperatureannealingat800～1200℃forconventionalOhmiccontacts,decreasingtechnicaldifficulty,andimprovingtheelectricperformancesofSiCSchottkyjunctio

5、n.Keywordshydrogenation;polarity;surfacestate;contactresistance;idealityfactorSiC材料宽的禁带、高的临界击穿电场、高的热导率以及饱和漂移速度，使SiC器件在高温、高压、高频、大功率等方面有极大的应用潜力。高密度界面态严重影响半导体器件的电学性能。它改变金属/半导体接触势垒高度，降低MOSFET沟道[1,2]的载流子迁移率。氢钝化半导体表面悬挂键能有效地降低界面态密度。[3]本文基于SiC表面氢化模型，研究氢钝化SiC表面悬挂键，降低SiC界面态密度的机理，并发展一套缓慢氧化、稀释的HF刻蚀、沸水

6、浸泡的表面处理方法，以降低SiC界面态密度。利用该方法，在100℃以下制备了Au/N型6H-SiC肖特基二极管，避免了常规SiC欧姆接触所需的800～1200℃的高温合金，同时肖特基接触具有良好的整流特性。收稿日期：2004−06−24作者简介：罗小蓉(1974−)，女，在职博士生，讲师，主要从事半导体功率器件及集成电路方面的研究.第3期罗小蓉等:表面氢化降低SiC/金属接触间界面态密度的机理3411SiC表面氢化半导体表面常含有大量界面态。常规工艺是通过高温氧化、HF刻蚀去掉表面层，但此表面粗糙且存在大量悬挂键，容易诱生高密度界面态。实验采用缓慢氧化、稀释的HF刻蚀、沸水

7、处理的方法，去掉机械抛光等造成的表面台阶与损伤，达到表面自然展平的效果，同时以氢钝化SiC表面，从而获得均匀的、低界面态密度的表面。−本文以6H-SiC(000)1为例进行分析。6H-SiC在氧化过程中，Si原子周围的4个键均被氧化时，表面重构，4+形成Si-O-Si桥键，Si氧化为网络状SiO2(Si)。在SiC/SiO2间有一过渡层,该层为Si的中间氧化物C4−xSiOx(x1+2+3+=1～3，Si，Si，Si)，分别对应一个Si原子与1、2、3个O原子形成化学键。HF溶液刻蚀氧化层时，首先刻蚀SiO2，生成