p型4H-SiC歐姆接觸設(shè)計與研究
發(fā)布時間：2021-12-12 03:45
新一代半導(dǎo)體材料碳化硅（SiC）相比于當(dāng)今電子行業(yè)中最常用的半導(dǎo)體材料Si而言,具有寬帶隙,高擊穿電場和高導(dǎo)熱率等優(yōu)異性能,使其適用于大功率,高頻和高溫器件。但是,如果沒有能在相同條件下工作的接觸和互連,那么碳化硅在這種條件下的運行能力將無法得到充分發(fā)揮。目前,低電阻、高穩(wěn)定性的歐姆接觸的制造是SiC功率器件開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)問題。p型SiC材料的歐姆接觸存在以下問題:（1）形成歐姆接觸的合金化退火工藝的溫度較高;（2）歐姆接觸的穩(wěn)定性、可靠性差;（3）歐姆接觸形成的機理還不夠清楚。為解決合金化退火溫度較高問題本文采用Ni/Si/Al和Cu/Ti/Al兩種多層體系材料作為p型4H-SiC歐姆接觸材料,前者Ni/Si/Al體系中Si的加入使體系降低了合金化退火溫度,后者Cu/Ti/Al體系中Cu的加入也在降低比接觸電阻上發(fā)揮一定的有益作用。經(jīng)多次實驗探索出滿足本實驗要求的最佳工藝條件,同時對體系材料的厚度和退火溫度進行了討論分析。利用傳輸線模型（TLM）測量接觸點的I-V特性曲線并計算比接觸電阻ρc。利用X射線衍射（XRD）、場發(fā)射掃描電鏡（FE-SEM）、能量色散光譜儀（EDS）分析不同參...
【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省
【文章頁數(shù)】：64 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
SiC（a）3C（b）4H（c）6H多型的堆疊順序
隼硐肭榭魷灤緯傻囊桓鍪評莞叨齲?ぬ鼗?評?可以通過金屬-半導(dǎo)體接觸的能帶圖來理解。根據(jù)半導(dǎo)體的摻雜以及金屬和半導(dǎo)體的相對功函數(shù)，應(yīng)考慮以下四種情況[1]：①對于n型半導(dǎo)體，Φm>Φs;②對于n型半導(dǎo)體，Φm<Φs;③對于p型半導(dǎo)體，Φm>Φs;④對于p型半導(dǎo)體，Φm<Φs;以第一種情況為例，當(dāng)金屬和半導(dǎo)體接觸時，假設(shè)半導(dǎo)體功函數(shù)qΦs低于金屬功函數(shù)qΦm式，電子將從n型半導(dǎo)體一側(cè)逐漸流向金屬一側(cè)，并留下正電荷施主區(qū)。當(dāng)兩種材料的費米能級相等時，則電荷不再流動。這樣，半導(dǎo)體中電子的能級將在接觸處上升qVbi（如圖2.1(b)）。圖2.1理想化無界面態(tài)的金屬和n型半導(dǎo)體接觸能帶圖：Φm>Φs
杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文11肖特基勢壘高度可以簡單地表示為金屬功函數(shù)qΦm和半導(dǎo)體電子親和勢qχs之差，即=()(1.4)對于給定的半導(dǎo)體和金屬，n型和p型半導(dǎo)體材料的勢壘高度之和為禁帶寬度Eg，即=+(1.5)式（1.5）中q為電子電荷。肖特基勢壘高度決定了金屬-半導(dǎo)體接觸的特性。特別強調(diào)，上述公式僅在理想金屬-半導(dǎo)體接觸情況下適用，忽略了界面態(tài)。2.Bardeen極限本章前面介紹了Schottky-Mott極限是一個MS接觸中的理想情況，而Bardeen極限則是MS接觸中的另一種理想情況。兩者的不同在于前者不考慮界面態(tài)的可能性，即界面態(tài)很小忽略不計；而后者是過多的考慮界面態(tài)的可能性，即界面態(tài)很大，以至于形成釘扎效應(yīng)。“釘扎”解釋為費米能級的位置被釘扎到半導(dǎo)體禁帶中的一個確定的能級上。一旦發(fā)生釘扎效應(yīng)，那么此時的肖特基勢壘高度將與金屬功函數(shù)無關(guān)。=(1.6)在Bardeen極限情況下的MS接觸能帶圖如圖2.2所示。圖2.2具有大量界面態(tài)的金屬-半導(dǎo)體接觸能帶圖3.一般情況上述兩種情況均是理想情況，在大多數(shù)共價鍵合的半導(dǎo)體中，表面包含大量的本征表面態(tài)，其能級位于半導(dǎo)體的禁帶之內(nèi)。這些狀態(tài)可能歸因于缺陷（例如懸掛鍵、雜質(zhì)原子），并且可能影響所得的肖特基勢壘。事實上大多數(shù)金屬-半導(dǎo)體接觸都不可能無界面態(tài)存在，而是存在一個較低的界面態(tài)，并不足以釘扎肖特基接觸勢壘，所以半導(dǎo)體和金屬之間的關(guān)系介于Schottky-Mott極限和Bardeen極限之間。因此，金屬功函數(shù)和界面態(tài)的共同影響著肖特基勢壘高度。也就是說，事實上，勢壘高度通常部分地取決于金屬功函數(shù)。勢壘高度的關(guān)系可以表示為：=()+(1)()(1.7)式（1.7）中Es是由界面態(tài)有限密度引起的“釘扎”能級，δ是界面態(tài)影響的指標(biāo)并且δ<1。
【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]SiC器件歐姆接觸的理論和實驗研究[D]. 郭輝.西安電子科技大學(xué) 2007
碩士論文
[1]Ti/Al/4H-SiC MOSFET歐姆接觸電極研究[D]. 裴紫微.北方工業(yè)大學(xué) 2016
[2]4H-SiC歐姆接觸研究及其應(yīng)用[D]. 張旭芳.蘭州大學(xué) 2015
[3]TiC/n型4H-SiC半導(dǎo)體歐姆接觸研究[D]. 王槿.大連理工大學(xué) 2008
[4]n型4H-SiC歐姆接觸的研究[D]. 陳素華.大連理工大學(xué) 2007
[5]碳化硅離子注入及歐姆接觸的研究[D]. 劉芳.西安電子科技大學(xué) 2005
本文編號：3535947
【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省
【文章頁數(shù)】：64 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
SiC（a）3C（b）4H（c）6H多型的堆疊順序
隼硐肭榭魷灤緯傻囊桓鍪評莞叨齲?ぬ鼗?評?可以通過金屬-半導(dǎo)體接觸的能帶圖來理解。根據(jù)半導(dǎo)體的摻雜以及金屬和半導(dǎo)體的相對功函數(shù)，應(yīng)考慮以下四種情況[1]：①對于n型半導(dǎo)體，Φm>Φs;②對于n型半導(dǎo)體，Φm<Φs;③對于p型半導(dǎo)體，Φm>Φs;④對于p型半導(dǎo)體，Φm<Φs;以第一種情況為例，當(dāng)金屬和半導(dǎo)體接觸時，假設(shè)半導(dǎo)體功函數(shù)qΦs低于金屬功函數(shù)qΦm式，電子將從n型半導(dǎo)體一側(cè)逐漸流向金屬一側(cè)，并留下正電荷施主區(qū)。當(dāng)兩種材料的費米能級相等時，則電荷不再流動。這樣，半導(dǎo)體中電子的能級將在接觸處上升qVbi（如圖2.1(b)）。圖2.1理想化無界面態(tài)的金屬和n型半導(dǎo)體接觸能帶圖：Φm>Φs
杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文11肖特基勢壘高度可以簡單地表示為金屬功函數(shù)qΦm和半導(dǎo)體電子親和勢qχs之差，即=()(1.4)對于給定的半導(dǎo)體和金屬，n型和p型半導(dǎo)體材料的勢壘高度之和為禁帶寬度Eg，即=+(1.5)式（1.5）中q為電子電荷。肖特基勢壘高度決定了金屬-半導(dǎo)體接觸的特性。特別強調(diào)，上述公式僅在理想金屬-半導(dǎo)體接觸情況下適用，忽略了界面態(tài)。2.Bardeen極限本章前面介紹了Schottky-Mott極限是一個MS接觸中的理想情況，而Bardeen極限則是MS接觸中的另一種理想情況。兩者的不同在于前者不考慮界面態(tài)的可能性，即界面態(tài)很小忽略不計；而后者是過多的考慮界面態(tài)的可能性，即界面態(tài)很大，以至于形成釘扎效應(yīng)。“釘扎”解釋為費米能級的位置被釘扎到半導(dǎo)體禁帶中的一個確定的能級上。一旦發(fā)生釘扎效應(yīng)，那么此時的肖特基勢壘高度將與金屬功函數(shù)無關(guān)。=(1.6)在Bardeen極限情況下的MS接觸能帶圖如圖2.2所示。圖2.2具有大量界面態(tài)的金屬-半導(dǎo)體接觸能帶圖3.一般情況上述兩種情況均是理想情況，在大多數(shù)共價鍵合的半導(dǎo)體中，表面包含大量的本征表面態(tài)，其能級位于半導(dǎo)體的禁帶之內(nèi)。這些狀態(tài)可能歸因于缺陷（例如懸掛鍵、雜質(zhì)原子），并且可能影響所得的肖特基勢壘。事實上大多數(shù)金屬-半導(dǎo)體接觸都不可能無界面態(tài)存在，而是存在一個較低的界面態(tài)，并不足以釘扎肖特基接觸勢壘，所以半導(dǎo)體和金屬之間的關(guān)系介于Schottky-Mott極限和Bardeen極限之間。因此，金屬功函數(shù)和界面態(tài)的共同影響著肖特基勢壘高度。也就是說，事實上，勢壘高度通常部分地取決于金屬功函數(shù)。勢壘高度的關(guān)系可以表示為：=()+(1)()(1.7)式（1.7）中Es是由界面態(tài)有限密度引起的“釘扎”能級，δ是界面態(tài)影響的指標(biāo)并且δ<1。
【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]SiC器件歐姆接觸的理論和實驗研究[D]. 郭輝.西安電子科技大學(xué) 2007
碩士論文
[1]Ti/Al/4H-SiC MOSFET歐姆接觸電極研究[D]. 裴紫微.北方工業(yè)大學(xué) 2016
[2]4H-SiC歐姆接觸研究及其應(yīng)用[D]. 張旭芳.蘭州大學(xué) 2015
[3]TiC/n型4H-SiC半導(dǎo)體歐姆接觸研究[D]. 王槿.大連理工大學(xué) 2008
[4]n型4H-SiC歐姆接觸的研究[D]. 陳素華.大連理工大學(xué) 2007
[5]碳化硅離子注入及歐姆接觸的研究[D]. 劉芳.西安電子科技大學(xué) 2005
本文編號：3535947
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3535947.html
最近更新
教材專著
