论文部分内容阅读
碳化硅(Silicon Carbide，SiC)作为第三代宽禁带半导体材料的代表，具有禁带宽度大、临界击穿电场高、电子饱和漂移速度高和热导率高等优异特性，适合高速、高温电力电子功率器件的发展需求。4H-SiC的禁带宽度高达3.26eV、而且各向异性低更适合功率器件应用。本文围绕4H-SiC功率器件关键工艺展开研究，主要针对4H-SiC功率器件的欧姆接触、肖特基接触以及trench结构刻蚀进行研究。主要工作如下: 针对Ni/4H-SiC进行了不同温度的高温快速退火处理，进而分析欧姆接触形成的机理。研究表明，随着退火温度的升高，Ni与衬底SiC发生反应生成Ni31Si12和Ni2Si，当Ni31Si12完全转化为Ni2Si时，才能形成欧姆接触。当退火温度高于1050℃时，SiC表面热分解形成石墨，Ni扩散到SiC内部，导致欧姆接触性能退化。1050℃退火处理处理可以获得最理想的Ni/4H-SiC欧姆接触，比接触电阻3.08×10-5Ω·cm2。 针对Au/Ti/4H-SiC进行了不同温度的快速退火处理，改善肖特基接触特性。结果表明500℃退火处理肖特基势垒质量最佳，势垒高度0.933eV,理想因子1.053，反向泄漏电流密度1.97×10-8A/cm2，反向耐压660V。 针对SiC功率器件中trench结构的制备工艺进行了研究，分析了Ni、SiO2、Ni/SiO2和Ni/Al2O3四种掩膜对trench表面形貌以及电学性能的影响。结果表明，当采用Ni/Al2O3双层掩膜刻蚀SiC时，Al2O3有效地防止金属Ni向SiC衬底扩散，并避免金属掩膜产生的微掩膜对SiC表面的影响，最终获得表面光滑，无微沟槽的trench结构，并测试trench结构的Au/Ti/Al2O3/4H-SiC/Ni MIS二极管的电学性能，器件的临界击穿场强达到7.7MV/cm，为制备优异性能的4H-SiC功率器件奠定了基础。