TiC/n型4H-SiC氮氢等离子体处理与欧姆接触关系的研究
发布时间：2021-03-06 06:34
作为第三代半导体材料,SiC具有禁带宽度大、临界击穿场强高、载流子饱和漂移速度大、热导率高等优点,是制作高温、高压、高频、大功率器件的理想材料,而制作电阻率低且稳定的欧姆接触是SiC器件应用的前提。欧姆接触的质量与电极材料的种类和半导体表面态直接相关,表面处理可以起到调控SiC表面态的作用。本文选用TiC作为接触电极,结合ECR氮氢等离子体表面处理技术,对表面处理参数与欧姆接触质量的关系进行了研究。TiC电阻率低且化学性质稳定,功函数为3.94 eV,低于其他常用欧姆接触电极材料,是SiC欧姆接触的理想电极材料。本文用不同配比的氮氢等离子体处理SiC表面,光刻圆点电极图形,利用磁控溅射技术在SiC表面淀积TiC薄膜,通过剥离形成所需电极图形,最后将多个实验样品在不同温度下退火并进行电学测试,采用圆点传输线模型（CTLM）法计算接触电阻率。计算结果表明无论是否经过氮氢等离子体处理,TiC电极未经退火就能与SiC形成欧姆接触,退火可明显降低接触电阻率,在400℃退火时欧姆接触电阻率达到最低,600℃时接触电阻率与400℃相比无明显变化,制备工艺满足低温退火需求。经过ECR氮氢等离子体表面处...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．?２?ＥＣＲ等离子体系统全貌图??Ｆｉｇ．３．２?Ｗｈｏｌｅ?ｆｉｇｕｒｅ?ｏｆ?ＥＣＲ?ｐｌａｓｍａ?ｓｙｓｔｅｍ??
３．２．１?ＥＣＲ氢等离子体处理：??在本组之前的研宄中，发现使用ＥＣＲ氢等离子体处理ＳｉＣ表面，可以改善ＳｉＣ的??表面特性。图３．４中ＸＰＳ能谱图分别为ＲＣＡ清洗和氢等离子体处理后Ｓｉ?２ｐ，Ｃ?ｌｓ，０?Ｉｓ??峰。??从图（ａ）?（ｂ）中可以看出，氢等离子体处理后Ｓｉ的氧化物含量和样品中氧的含量??都有所降低，但并没有做得到完全去除。??－１８?－??
ＲＨＥＥＤ（Ｒｅｆｌｅｃｔ?Ｈｉｇｈ?Ｅｌｅｃｔｒｏｎ?Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）可以对半导体表面结构进行分析，本文将??使用ＲＨＥＥＤ监测氮氧等离子体表面处理的效果。??实验所用ＲＨＥＥＤ系统原理如图３．６所示。经电子枪发射出的电子经过偏转电极的??调节入射ＳｉＣ表面，经过表面衍射后在荧光屏上形成图像，此图像经过相机采集传输至??监视器，图像亮度数据可以使用专业软件ＲＨＥＥＤ２００７进行处理。??Ｇ?Ｆ?Ａｌ?ＳＩ?ｄ３?（１４??ｍ?＼、、／?Ｚ?／?Ｌｘｎ?ＣＣＤ??Ａ１?－＾ｄｌ／ｄｆＡｓ／?Ｚ?ｓ?ｐｏＴＸｓ??Ｇ：电子枪Ｆ：灯丝Ａ〗：栅压Ａ２：｜｜丨极Ａ３：校准ｄｌ－ｃＭ：偏转电极Ｓ】：ａ＞Ｉｎｉｍ狭缝Ｓ２：?？２ｒａｎ狭缝Ｓ：??样品ＳＳ：焚光屏??图３．?６?ＲＨＥＥＤ系统原理图??Ｆｉｇ．３．６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＲＨＥＥＤ?ｄｅｖｉｃｅ??（１）氮氛等离子体处理时间对表面质量的影响??本文使用ＥＣＲ等离子体处理系统自带的ＲＨＥＥＤ系统对４Ｈ－ＳｉＣ表面处理情况进行??了监测，采集了?ＳｉＣ?（０００１）面，掠入方向为［１１２０］方向的图像及数据。??为了分析氮氢等离子体处理时间对表面质量的影响，本实验采取逐分钟进行??ＲＨＥＥＤ高能电子衍射测试的方法，保存光强分布图像，并用ＲＨＥＥＤ２００７软件对条文??亮度进行分析。??样品表面特性平整，单晶取向性好的样品在进行ＲＨＥＥＤ测试时，测试亮度分布图??呈现清晰的条文状，如果表面特性较差，样品表面粗糖且含有杂质，亮度分布图会出现??模糊甚至变形。??图３．７（Ａ）－（Ｇ）为ＲＣＡ清洗后
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ni基n型SiC材料的欧姆接触机理及模型研究[J]. 郭辉,张义门,张玉明,吕红亮. 固体电子学研究与进展. 2008(01)
[2]测量计算金属-半导体接触电阻率的方法[J]. 李鸿渐,石瑛. 半导体技术. 2008(02)
[3]判断金属/薄层半导体欧姆接触质量的一个新方法[J]. 华文玉,陈存礼. 电子学报. 1999(08)
[4]n型GaAs上的欧姆接触[J]. 党冀萍. 半导体技术. 1994(01)
博士论文
[1]金属/SiC半导体接触的SiC表面等离子体改性研究[D]. 黄玲琴.大连理工大学 2013
[2]RHEED原位监测的PEMOCVD方法及GaN基薄膜低温生长[D]. 秦福文.大连理工大学 2004
本文编号：3066606
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．?２?ＥＣＲ等离子体系统全貌图??Ｆｉｇ．３．２?Ｗｈｏｌｅ?ｆｉｇｕｒｅ?ｏｆ?ＥＣＲ?ｐｌａｓｍａ?ｓｙｓｔｅｍ??
３．２．１?ＥＣＲ氢等离子体处理：??在本组之前的研宄中，发现使用ＥＣＲ氢等离子体处理ＳｉＣ表面，可以改善ＳｉＣ的??表面特性。图３．４中ＸＰＳ能谱图分别为ＲＣＡ清洗和氢等离子体处理后Ｓｉ?２ｐ，Ｃ?ｌｓ，０?Ｉｓ??峰。??从图（ａ）?（ｂ）中可以看出，氢等离子体处理后Ｓｉ的氧化物含量和样品中氧的含量??都有所降低，但并没有做得到完全去除。??－１８?－??
ＲＨＥＥＤ（Ｒｅｆｌｅｃｔ?Ｈｉｇｈ?Ｅｌｅｃｔｒｏｎ?Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）可以对半导体表面结构进行分析，本文将??使用ＲＨＥＥＤ监测氮氧等离子体表面处理的效果。??实验所用ＲＨＥＥＤ系统原理如图３．６所示。经电子枪发射出的电子经过偏转电极的??调节入射ＳｉＣ表面，经过表面衍射后在荧光屏上形成图像，此图像经过相机采集传输至??监视器，图像亮度数据可以使用专业软件ＲＨＥＥＤ２００７进行处理。??Ｇ?Ｆ?Ａｌ?ＳＩ?ｄ３?（１４??ｍ?＼、、／?Ｚ?／?Ｌｘｎ?ＣＣＤ??Ａ１?－＾ｄｌ／ｄｆＡｓ／?Ｚ?ｓ?ｐｏＴＸｓ??Ｇ：电子枪Ｆ：灯丝Ａ〗：栅压Ａ２：｜｜丨极Ａ３：校准ｄｌ－ｃＭ：偏转电极Ｓ】：ａ＞Ｉｎｉｍ狭缝Ｓ２：?？２ｒａｎ狭缝Ｓ：??样品ＳＳ：焚光屏??图３．?６?ＲＨＥＥＤ系统原理图??Ｆｉｇ．３．６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＲＨＥＥＤ?ｄｅｖｉｃｅ??（１）氮氛等离子体处理时间对表面质量的影响??本文使用ＥＣＲ等离子体处理系统自带的ＲＨＥＥＤ系统对４Ｈ－ＳｉＣ表面处理情况进行??了监测，采集了?ＳｉＣ?（０００１）面，掠入方向为［１１２０］方向的图像及数据。??为了分析氮氢等离子体处理时间对表面质量的影响，本实验采取逐分钟进行??ＲＨＥＥＤ高能电子衍射测试的方法，保存光强分布图像，并用ＲＨＥＥＤ２００７软件对条文??亮度进行分析。??样品表面特性平整，单晶取向性好的样品在进行ＲＨＥＥＤ测试时，测试亮度分布图??呈现清晰的条文状，如果表面特性较差，样品表面粗糖且含有杂质，亮度分布图会出现??模糊甚至变形。??图３．７（Ａ）－（Ｇ）为ＲＣＡ清洗后
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ni基n型SiC材料的欧姆接触机理及模型研究[J]. 郭辉,张义门,张玉明,吕红亮. 固体电子学研究与进展. 2008(01)
[2]测量计算金属-半导体接触电阻率的方法[J]. 李鸿渐,石瑛. 半导体技术. 2008(02)
[3]判断金属/薄层半导体欧姆接触质量的一个新方法[J]. 华文玉,陈存礼. 电子学报. 1999(08)
[4]n型GaAs上的欧姆接触[J]. 党冀萍. 半导体技术. 1994(01)
博士论文
[1]金属/SiC半导体接触的SiC表面等离子体改性研究[D]. 黄玲琴.大连理工大学 2013
[2]RHEED原位监测的PEMOCVD方法及GaN基薄膜低温生长[D]. 秦福文.大连理工大学 2004
本文编号：3066606
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