介绍在碳化硅（SiC）上的低电阻和高可靠性欧姆触点的发展对于环境电子器件[1-3]是必不可少的。在电子器件的生产中，一个主要问题是形成可重复的欧姆接触。p型SiC半导体的欧姆接触的研究是相当困难的，因为它有一个很大的肖特基高度。对P型SiC的欧姆触点报告了有限的工作，其中已经使用了铝金属[4]。在设备制造的完整过程中，铝基金属具有低熔点和氧化高驱动力的缺点。钛(Ti)具有较高的熔点，因此本研究尝试采用钛基金属触点。此外，大多数关于p型SiC欧姆接触的研究是在6H-SiC和3C-SiC上进行的，而不是在4H-SiC上。由于4H-SiC更高的电子迁移率，近年来器件生产中对4H-SiC器件的兴趣有所增加，在未来，4H-SiC器件可能用于高性能操作。已经预期Ti欧姆接触到4H-SiC基板，以产生具有它们触点的热稳定性的低接触电阻率，但即使在室温下也仍然存在易于氧化的问题。为了减少接触材料的氧化问题，覆盖层在Ti层的顶部沉积：PT和Co. 经验mp型外延层3.9 x 1018.厘米3On n-type (2 x 1016.厘米3)基质用于本研究。外延层的厚度为500nm。在金属薄膜沉积之前，对SiC衬底进行化学清洗，分别在三氯乙烯中煮沸，在丙酮中超声搅拌，在甲醇中超声搅拌，每一步5分钟，以去除有机污染物。黄清洁（NH4.哦：H.2O.2: H2o = 1：1：5，在75°C下600秒;然后是缓冲氧化物蚀刻剂（NH4.在每个步骤后用去离子水冲洗F，HF）以进行更多清洁。使用射频溅射系统，在13.56 MHz频率下完成了与SiC衬底金属接触的制备。在将基板加载到溅射室之前，将腔室通过高纯度（99.99％）金属靶标涂覆金属。该预渗透在金属膜沉积期间保护来自腔室的不锈钢部分的可能污染物。预处理后，将清洗后的SiC基片放置在溅射机的阳极板上，利用涡轮分子泵和旋转泵向下泵送。溅射前的腔室压低至10－7托。利用300W的RF电位的溅射条件和30mTorr的氩气，进行金属沉积在SiC上。在金属沉积之后，顺序地沉积Si或其他金属膜以搜索到SiC基板的实用欧姆接触技术。尝试了各种金属组合:Ti, Si/Co, Co/Si/Ti, Pt/Si/Ti。Ti层的厚度为50nm，Si，Co和Pt层的厚度分别为15nm。图1显示了样本准备顺序的流程图。
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图1。样品制备流程图。 |
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图2。SIC上的CO / SI / TI和SI / TI接触的I-V特征。 |
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图3。两步退火后CO / SI / TI的螺旋钻深度剖面。 |
使用剥离光刻法以各种尺寸图案化金属层的矩形转移长度测量（TLM）[5]结构。样品在850℃的真空气氛中退火，以测量电流-电压关系。 使用HP4145（半导体参数分析仪）进行I-V测量，并且使用REF中提出的方法计算接触电阻率。[5]。 结果与讨论测量了SiC上欧姆触点的电I-V特性。图2显示了在850°C的850℃下在10℃下退火后SiC的Co / Si / Ti和Si / Ti金属结构的测量I-V特性。－6托。在该图中，似乎触点似乎不是形成完整的欧姆特性，即使它具有对称特性。与Co/Ti接触相比，Co/Si/Ti接触具有更好的特性。该结果意味着CO层对退火过程和空气中的氧化有效。根据螺旋钻电子光谱（AES）的分析，转含量为少量氧原子，直至深度为80nm。氧可能是由于在850℃温度下的长时间退火过程，而两步退火试图减少氧化问题。
(a) Ti在SiC上接触 
(b) SiC上的Pt/Ti接触 
（c）SIC上的PT / SI / TI接触 |
图4。基于TI的欧姆触点的I-V特征。 |
退火的第一步是在硅和金属混合的低温下的长时间过程;然而，第二步骤是最终硅化物相形成的升高温度下的短时间过程，其电阻率较低。两步退火处理的结果表明，与一步退火处理相比，两步退火处理的样品的接触电阻率提高了不止一个数量级。如图3所示，样品的螺旋钻深度剖面显示，Si层与Ti和Co层混合，可能产生各种硅化物相。众所周知，TiSi2和阿2阶段具有现有金属硅化物中的最低抵抗力。 还研究了铂（PT）钝化结构，用于4H-SiC基材上的Ti基欧姆触点;SIC的TI-，PT / TI和PT / SI / TI。通过HP 4145半导体分析仪测量I-V的特性，用于在500℃下的两步真空退火后的金属结构，然后在850℃下退火90秒。图4显示了I-V测量结果。Ti接触SiC不显示任何欧姆特性，并具有非常高的接触电阻率。其高阻的原因可能是Ti的易氧化性，采用铂包覆来保护易氧化性。在相同的溅射腔中，在SiC上沉积Ti后，在没有真空破裂的情况下制备了Pt层。SiC上Pt/Ti接触的I-V测量结果如图4(b)所示。该图表示良好的欧姆特性，但估计特定的接触电阻率在10的范围内3ohm.cm2。然而，计算SiC上的Pt / Si / Ti的特定接触电阻率计算为4×10－４ohm.cm2，接触电阻提高一级。结果意味着Si层的插入是有效的，并且该层发挥扩散屏障对intermix Ti和COMOM的作用，其被认为是具有高接触电阻的主要原因。 结论研究了p型4H-SiC半导体衬底欧姆接触的电学特性，用于环境传感器的应用。已经尝试了三种不同的金属层，用于低比接触电阻率：CO，Pt和Ti。采用剥离工艺在SiC衬底上制备了多层结构的TLM图形，最小长度为10㎛。获得最佳结果为4 x 10－４ohm.cm2对Co/Si/Ti金属结构进行两步真空退火处理;采用传输线测量技术测量接触电阻，在相同条件下，退火样品的接触电阻比Ti和Ti/Si接触电阻提高了一个数量级以上。Si层在Ti和Co原子的混合中发挥着扩散屏障的作用，这被认为是具有高接触电阻的主要原因。接触性能的结果强烈依赖于金属沉积条件和退火性条件。 AC.知识渊博韩国科技部质子加速器用户计划项目(No. 640495)。欧洲杯线上买球核研发计划和21世纪前沿研发计划的质子工程研发项目M102KS010001-02K1901-01810。这项工作也作为Mocie（商务部，工业和能源），韩国支持的新技术应用程序的一部分。。 参考文献1。S.K.李，下午Zetterling，M. Ostling，J.P.Palquit，H. Hogberg和U.Jansson，“低电阻率欧姆TIC接触N-＆P型4H-SIC”固态电子，44（2000）1179-1186。 2。Kim C.， Lee J.H.， Choi S.M.，N.I.曹那C. Hong and G.E. Jang, “Pd- and Pd-SiC Schottky diodes for detection of H2 and CH4 at high temperature”, Sensors and Actuators, B77 (2001) 455-462. 3。N.I. Cho, Y. Kim, C. Hong, H. Chae, C. Kim, and B. Lee，“UV激光退火对a-SiC薄膜结构有序的影响”，J. Kor。理论物理。Soc。那3.7 (2000) 998-1002.- 4。K. V. Vasilevski, S. V. Rendakova, I. P. Nikitina, A. I. Babanin和A. N. Andreev，“p-type 4H-SiC外延层欧米接触的电学特性和结构特性”，半导体，33(1999)1206-1211。 5。U. Schmid，R. Getto，S.T.Sheppard和W.Wondrak，“具有钛硅化钛欧姆触点的氮气植入的特定接触电阻和电阻率的温度行为”J.Phang“。物理。，85（1999）2681-2686。 联系方式
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