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碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料之一,具有禁带宽度大、临界击穿场强高、热导率高等优点,是制作高压、大功率半导体器件的理想材料,SiC电力电子器件是下一代高效电力电子器件技术的核心之一。SiC肖特基势垒二极管具有零反向恢复、开关损耗小、速度快等优点,是最具有产业化前景的SiC电力电子器件。 本论文将主要围绕碳化硅肖特基二极管的关键制造工艺:肖特基接触、欧姆接触进行研究;对肖特基二极管器件进行设计优化,研制出反向耐压为1200V SiC肖特基二极管。取得的主要成果如下: [1]肖特基退火改善肖特基界面以及势垒的均匀性。研究热处理对肖特基势垒与理想因子的影响。研究势垒的不均匀程度,采用Tungs模型与高斯模型对不均匀势垒进行了深入的分析并对势垒的不均匀程度进行表征;研究热处理对肖特基势垒不均匀程度的影响,得出500℃肖特基退火可以大大改善肖特基接触。 [2]改善碳化硅欧姆接触。提出了一种新型的Ni/Ti/Ni(20/20/100nm)多层金属结构,有效地消除了采用纯Ni形成欧姆接触时产生的石墨化的碳元素,减小了金属与半导体接触面的粗糙度,从32nm降低到20nm。同时,该结构还可以有效地提高与电极金属的粘附性。 [3]肖特基二极管器件的优化设计及制造。针对器件结终端结构参数:注入深度、掺杂剂量、宽度进行优化设计,得到优化的结果进行流片。结合前面开发的关键工艺,制定器件的工艺流程。最终研制出反向耐压为1200V,反向漏电流低于10μA(300μm×300μm)的SiC肖特基二极管。