退火方式对Ni/SiC欧姆接触的影响

来源 :上海师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bobo20092009
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碳化硅(Silicon Carbide, SiC),是第三代半导体材料中的核心材料之一。要使得SiC材料在高温、大功率和高频半导体器件领域的潜力得到开发,需解决的一个关键工艺问题就是制备高稳定性和低电阻的欧姆接触。到目前为止,良好的欧姆接触制备对SiC材料的工艺来说仍然是最重要和活跃的几个研究方面之一。本文采用磁控溅射法在n型4H-SiC的Si面制备了Ni接触层,并使用金属掩模板覆盖的方法制作出了电极图形。一组样品以850~1050℃的温度进行了传统快速热退火(RTA),另一组样品并以波长248nm、频率30Hz、脉宽2.5ns、单脉冲能量200-300mJ的激光进行辐照退火(LSA)。随后采用HMS、OM、XRD、Raman光谱、SEM、AFM、EDS、TEM等分析、测试方法分别对沉积态样品与两种退火方式退火样品的伏安特性曲线、宏观表面形貌、结构与物相、微观表面形貌、元素组成、截面微观形貌进行了测试与观察。测试与分析表明,两种退火方式均使样品形成了欧姆接触,并有以下结论:RTA样品Ni电极表面严重球缩,而LSA样品表面较为平整,沉积态、RTA、LSA样品电极的表面粗糙度RMS值分别为8.65nm、91.3nm、17.5nm。RTA样品Ni/SiC界面被严重侵蚀,界面处SiC晶片表面粗糙度RMS值为21nm;整个Ni层内都有Si元素分布,说明Ni层已完全耗尽,与Si反应生成了NiSi化合物,而不与Ni反应的C元素则形成平均尺寸40A的团簇,并呈层状富集在距离Ni/SiC界面约20-30nm区域内。LSA样品Ni/SiC界面十分平整,界面处SiC晶片表面粗糙度RMS值为9.67nm;少量Ni元素进入了SiC衬底内,在距离Ni/SiC界面几纳米到几十纳米深度范围,形成了一个C、Si、Ni三种元素分布均匀的三元相扩散层,C团簇平均尺寸12A,未形成明显的富集区,同时,未见Si、C元素向上扩散至Ni层。相比于RTA,LSA法制备出的欧姆接触在电极表面形貌、界面形貌、电极层组分均匀性等方面都具有明显优势,且LSA过程耗时明显短于RTA,这使LSA成为一种非常有潜力的制备欧姆接触的热处理方法。
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