作為第三代半導(dǎo)體材料的典型代表,碳化硅(SiC)材料具有抗擊穿能力強(qiáng)、耐輻照及熱穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用到高功率、高溫、抗輻射等電子器件制造領(lǐng)域。在半導(dǎo)體探測(cè)器領(lǐng)域,碳化硅與傳統(tǒng)的硅、鍺探測(cè)器相比,具有具有耐高溫、抗輻照、抗擊穿能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。因此,對(duì)于碳化硅核輻射探測(cè)器的研制是近年來國(guó)際上的熱點(diǎn)領(lǐng)域。本文利用單晶4H-SiC單晶的厚度優(yōu)勢(shì)研制可用于高能量X射線探測(cè)的PiN型器件,并通過仿真、實(shí)驗(yàn)表征等手段對(duì)器件進(jìn)行系統(tǒng)的分析。利用SRIM離子注入仿真軟件對(duì)碳化硅離子注入工藝進(jìn)行了模擬,分別仿真了PiN二極管結(jié)構(gòu)中N區(qū)及P區(qū)的離子注入情況。具體對(duì)離子的注入深度、能量及分布做了相應(yīng)的仿真研究,得到了厚度為300nm,氮、硼、鋁及磷離子濃度為10¹⁹cm^-3條件下注入的分布情況。使用Silvaco TCAD軟件對(duì)器件電學(xué)特性進(jìn)行了仿真,提取出了PiN器件的開啟電壓、泄漏電流及電場(chǎng)分布等信息,并與后期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。根據(jù)仿真取得的優(yōu)選參數(shù)進(jìn)行離子注入實(shí)驗(yàn),分別選擇硼離子和氮離子進(jìn)行離子注入實(shí)驗(yàn)以形成器件的P區(qū)和N區(qū)。為了改善離子注入和退火過...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 X射線探測(cè)器的研究背景及意義
    1.2 半導(dǎo)體探測(cè)器的研究進(jìn)展
        1.2.1 探測(cè)原理和探測(cè)參數(shù)
        1.2.2 常見半導(dǎo)體探測(cè)器
    1.3 碳化硅材料基本性質(zhì)
        1.3.1 碳化硅材料的基本特性及優(yōu)勢(shì)
        1.3.2 碳化硅X射線探測(cè)器研究現(xiàn)狀
    1.4 本論文的主要內(nèi)容
2 SiC基 PiN型 X射線探測(cè)器理論研究
    2.1 X射線
        2.1.1 X射線介紹
        2.1.2 X射線與物質(zhì)作用機(jī)理
    2.2 離子注入
        2.2.1 離子注入原理
        2.2.2 SRIM仿真軟件介紹
    2.3 半導(dǎo)體接觸理論研究
        2.3.1 肖特基接觸
        2.3.2 歐姆接觸
    2.4 本章小結(jié)
3 SiC單晶離子注入工藝和器件仿真
    3.1 PiN二極管結(jié)構(gòu)和工作原理
    3.2 離子注入仿真
        3.2.1 N型區(qū)離子注入仿真
        3.2.2 P型區(qū)離子注入仿真
    3.3 PiN二極管電學(xué)特性仿真
        3.3.1 Silvaco TCAD仿真軟件介紹
        3.3.2 電學(xué)特性仿真
    3.4 本章小結(jié)
4 4H-SiC單晶離子注入激活與電極制備
    4.1 碳化硅標(biāo)準(zhǔn)清洗流程
    4.2 離子注入激活步驟
    4.3 電極制備工藝步驟
    4.4 樣品標(biāo)號(hào)與說明
    4.5 本章小結(jié)
5 基于4H-SiC單晶的PiN器件研制
    5.1 離子注入與高溫激活后的表征分析
        5.1.1 表面形貌表征
        5.1.2 表面元素組分分析
        5.1.3 X射線衍射表征及結(jié)果分析
        5.1.4 拉曼圖譜表征及結(jié)果分析
    5.2 器件性能表征
        5.2.1 材料電學(xué)特性分析
        5.2.2 材料光學(xué)特性分析
        5.2.3 器件電學(xué)特性分析
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 本論文研究工作總結(jié)
    6.2 進(jìn)一步研究工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號(hào)：3785784