Справка: Растегаева, Марина Геннадьевна. Омические контакты металл-карбид кремния : диссертация кандидата технических наук : 01.04.10 Санкт-Петербург, 1999 157 c. : 61 99-5/1977-0
Объем: 157 стр.
Информация: Санкт-Петербург, 1999
Содержание:
ОГЛАВЛЕНИЕ
ГЛАВА 1ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
12Методы измерения удельного переходного сопротивления омических контактов
13Технология изготовления омических контактов к широкозонным полупроводникам
14Вывода1Кглаве
ГЛАВА 2 ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМИРЙЗЩ^ ОМИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ К КАРБРЩУ КРЕМНИЯ ОБОРУДОВАНИЕ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
21Формирование омических контактов к п-и p-6H-SiC
220борудование, используемое для изготовления омических контактов к карбиду кремния
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ОМИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ НА ОСНОВЕ Ш К n-6H-SiC
31Исследование зависимости удельного сопротивления омических контактов, изгопговленных к полярным граням
6H-SiC, от температуры отжига
32Влияние температуры отжига на состав пе{Юходной области структур Ni/n-6H-SiC
33Исследование влияния концентрации нескомпенсированной донорной примеси на удельное сопротивление омических контактов
34Исследование влияния температуры окружающей среды и высоких плотностей тока на величину удельного контактного сопротивления
35Дополнительные преимущества использования омических контакгов на основе никеля в технологии полупроводниковых приборов ЗбВыводы к главе
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ОМИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ К p-6H-SiC
41Исследование омических контактов к p-SiC, изготовленных на основе однокомпонентных контактных систем
42Исследование омических контактов на основе кремнийсодержащих систем к p-SiC
430мические контакты кр-6Н-8Ю, изготовленные на основе контактных систем, coдq)жaщиx алюминий
44Исследование зависимости удельного сопротивления омических контактов на основе Ti-Al от температуры отжига и концентращш нескомпенсированной акцепторной примеси в p-6H-SiC
45Исследование состава контактного покрытия и переходной области структур Ti-Al/p-6H-SiC
46Влияние температуры окружающей среды и высоких плотностей тока на величину удельного сопротивления Ti-Al/p-6H-SiC омических контактов
47ВЫВОДЫ к главе
Введение:
Актуаганость темы. В настоящее время технология выращивания карбида кремния (SiC) достигла высокого уровня, позволяющего получать на основе SiC приборные структуры для силовой высокотекшературной электроники [1-4}. Одним из важнейпшх этапов изготовления приборных структур является формирование омических контактов. К омическим контактам предъявляют ряд требований, от выполнения которых во многом зависят электрические и механические свойства изготавливаемых полупроводниковых приборов, а также их стабильность. Основными требованиями являются следующие: 1. Переходное сопротивление омических контактов (Гс) должно быть маио по сравнению с последовательным сопротивлением приборной структуры.2. Технология изготовления омического контакта должна быть совместима с технологией изготовления прибора в целом, в том числе с операциями формирования необходимой для приборной структуры топологии и последующей корпусировки прибора.Процедура изготовления омического контакта не должна вести к деградации приборной структуры, например, вследствие глубокого проникновения материала контакта в полупроводник.3. Омический контакт должен обладать хорошей адгезией к полупроводнику, представлять собой стабильную металлургическую систему.4. С практической точки зрения необходимо обеспечить высокую воспроизводимость электрических, механических и др. свойств омических контактов, включая высокую однородность •4^ характеристик по площади образца.5. Изготовленный омический контакт должен обеспечивать функционирование приборной структуры без существенного изменения ее характеристик во всем диапазоне рабочих параметров.Следует отметить, что приборы на основе карбида кремния способны функционировать при высоких температурах окружающей среды. В связи с этим повышаются требования к омическим контактам, изготавливаемым к карбидкремниевым приборам.Актуальность проводимых в настоящей работе исследований обуславливается необходимостью воспроизводимого изготовления омических контактов с низким значением удельного контактного сопротивления, работоспособных при повышенных температурах окружающей среды и больших плотностях тока.Разработке технологии изготовления омических контактов к карбиду кремния посвящено большое количество работ. Показана возможность использования в качестве контактных покрытий целого ряда материалов. Однако, вплоть до настоящего времени, наблюдаются с)Ш1,ественные различия в экспериментальных результатах, полученных разными авторами даже при использовании одинаковых контактных систем. Так например, наиболее низкие значения удельного сопротивления (' 10"^ Ом см )^ приведены в работе [5] для омических контактов на основе никеля к n-6H-SiC. В то же время авторы [6] сообщают о существенно более высоких сопротивлениях контактов, изготовленных с использованием такой же системы. Аналогичная ситуация наблюдается и при формировании омических контактов к p-6H-SiC [7, 8, 9].Такие различия свидетельствуют о существенном влиянии технологических условий на процессы формирования невыпрямляюпщх контактов к карбиду кремния, что обуславливает необходимость оптимизации технологии и выявления факторов, влияющих на величину удельного сопротивления контактов.Цель работы. Целью настоящей работы является разработка и оптимизащм технологии воспроизводимого получения омических контактов к карбиду кремния п- и р-типа проводимости на основе выявления факторов, влияюпщх на формирование омического контакта.Задачи хшссертационной работы.1 .Выбор контактных систем, наиболее перспективных с точки зрения возможности получения омических контактов с удельным сопротивлением :< 10"^ Ом-см^ к карбиду кремния п-и р-типа проводимости.2.Исследование влияния технологических условий (методов предварительной обработки поверхности перед нанесением металлической пленки, температуры отжига и др.) на состав и структуру контактного покрытия и переходной области контактное покрытие-карбид кремнР1я с целью выявления факторов, влияющих на электрические характеристики омических контактов.3.Исследование влияния параметров полупроводника (концентрации легирующей примеси, технологии выращивания эпитаксиальных слоев и подложек и т.п.) на величину удельного переходного сопротивления изготавливаемых омических контактов.5. Оптимизация технологии формирования омических контактов с учетом проведенных исследований и требований ее совместимости с операциями изготовления приборных структур в целом (создание топологии прибора, защита периферии, корпусировка чипов).Новые научные результаты. l.Ha основе никеля могут быть изготовлены омические контакты с удельным сопротивлением < 10"^ Ом-см^ к карбиду кремния п-типа проводимости в широком диапазоне концентраций нескомпенсированной примеси.З.В результате отжига структур Ni/n-SiC, необходимого для формирования омического контакта, происходит образование силицидов никеля в контактном покрытии и вблизи границы контактное покрьггие-карбид кремния формируется область, существенно обогащенная углеродом.4.Введение кремния в состав контактного покрытия предотвращает образование углеродной прослойки вблизи границы контактное покрытие-карбид кремния и позволяет сформировать омический контакт к SiC р-типа проводимости.5.Контактное покрытие на основе никеля может быть использовано в качестве маски при проведении процессов плазмохимического травления карбида кремния в плазме фторсодержащих газов. б.На основе системы Ti-Al могут быть изготовлены омические контакты с удельным сопротивлением < 10^ Ом-см^ к карбиду кремния р-типа проводимости в широком диапазоне концентраций нескомпенсированной примеси., выращенному различными технологическими методами.7.Установлено, что в результате отжига структур Ti-Al/p-SiC, необходимого для формирования омического контакта, происходит образование карбида титана в контактном покрытии, и в приповерхностной области SiC наблюдается избыточное содержание алюминия по сравнению с объемом.Основные научные положения, выносимые на защиту.2. Положение минимума кривой зависимости удельного переходного сопротивления от температуры отжига различно для омических контактов на основе никеля, сформированных на поверхности полярных граней n-6H-SiC: для контактов, изготовленных на (0001)С-грани минимум достигается при более низких температурах отжига и соответствует меньшим значениям удельного переходного сопротивления.3. Контактное покрытие на основе никеля не требует дополнительного маскирования в процессах профилирования приборных структур на основе карбида 1фемния посредством плазмохимического травления в плазме фторсодержаших газов.Апробация работы.Материалы работы были представлены на международных конференциях: -б*^ bitemational Conference on Silicon Carbide and Related Materials (Japan, Kyoto, 1995); - 3"^ International Conference on High Temperature Electronics (USA, Albuquerque, 1996); - EMRS-96 Spring Meeting (France, Strasboiffg, 1996); - Международный семинар "Полупроводниковый карбид кремния и приборы на его основе" (Новгород, 1995); -Международный семинар "Карбид кремния и родственные материалы" (Новгород, 1997); International Semiconductor conference (Romania, Sinaia, 1998).Публикшши По материалам диссертации опубликовано более 20 печатных работ.Объем работы: объем диссертации составляет 157 страниц, включая 56 рисунков и список литературы.