亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        碳化硅壓力傳感器歐姆接觸電阻率的測量方法*

        2024-03-04 05:11:02任向陽張治國劉宏偉李永清賈文博祝永峰王卉如錢薪竹
        微處理機 2024年1期

        任向陽,張治國,劉宏偉,李永清,李 穎,賈文博,祝永峰,王卉如,錢薪竹

        (沈陽儀表科學(xué)研究院有限公司,沈陽 110043)

        1 引言

        作為第三代半導(dǎo)體材料的代表,碳化硅具有禁帶寬度大(2.4~3.0eV)、抗氧化性強、高擊穿電場(4×106V/cm)、高熱傳導(dǎo)系數(shù)(5 W/(m2·K))等特點,而被廣泛應(yīng)用于高溫、高頻、大功率器件等領(lǐng)域[1-2]。然而,由于碳化硅材料同時具有硬度大(僅次于金剛石)、耐腐蝕性強等特點,導(dǎo)致加工工藝受限,限制了碳化硅器件的發(fā)展。隨著加工工藝的不斷提升和改進,目前已經(jīng)出現(xiàn)多種碳化硅加工手段,如RIE 刻蝕、ICP刻蝕[3]、機械精密加工[4]、超聲加工[5]、激光加工[6-7]等,也推動著碳化硅晶圓質(zhì)量的不斷提升,使碳化硅產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展的趨勢。由于碳化硅離子擴散系數(shù)低、雜質(zhì)離化能高,對于碳化硅器件,要形成耐高溫、高可靠性的歐姆接觸,通常需要采用復(fù)合電極形式,而且合金溫度需要在900℃以上,條件較為苛刻。鑒于此,有必要對電極歐姆接觸進行合理的準確的驗證。

        2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

        碳化硅壓阻式壓力傳感器,按照材料不同,可分為三種,即:3C-SiC、4H-SiC 和6H-SiC。

        3C-SiC 壓力傳感器是在硅上異質(zhì)外延生長的一薄層碳化硅。碳化硅作為器件層,具有與硅MEMS工藝兼容性好、加工難度小的優(yōu)點。其缺點是硅與3C-SiC 器件層的晶格失配度高達20%,界面缺陷較多,影響器件性能。另外,在使用溫度上,由于受體硅材料的影響,溫度提升空間較小[8-9]。

        4H-SiC 和6H-SiC 壓力傳感器屬于全碳化硅壓力傳感器。前期的研究以6H-SiC 為主,近幾年隨著4H-SiC 相關(guān)工藝的開發(fā)與完善,4H-SiC 逐漸成為全碳化硅壓力傳感器的主流[10-12]。

        由于N 型碳化硅的壓阻系數(shù)相比之下高于P型,因此碳化硅壓力傳感器的材料多選用N 型。而對于N 型碳化硅,形成歐姆接觸的金屬主要有Ti 基和Ni 基復(fù)合金屬系統(tǒng)。通常以Au 作為頂層壓焊層,為了抑制半導(dǎo)體與金屬原子間擴散,中間再加以擴散阻擋層,如Pt、Cr、W 等貴金屬。2015 年,有研究團隊采用Ti/Ni/Au(50/300/20 nm)電極,經(jīng)1000 ℃、90 s 快速熱退火,形成電阻率低至(4~5)×10-6Ω·cm的歐姆接觸[13]。2006 年,楊銀堂教授[14]采用Ti/Ni/Au(30/250/200nm)電極,在900℃Ar氛圍下合金30 min,形成的接觸電阻為1.4×10-5Ω·cm2。2009 年,國外團隊研究了在950℃高溫退火后,N 型4H-SiC 表面Ni和Ni/Ti 基金屬化的微觀結(jié)構(gòu)[15]。對于Ni/SiC,在退火過程中形成了Ni2Si 和NiSi 相的混合物,另有大量碳原子游離到表面層;對于Ni/Ti/SiC,Ni2Si 是唯一形成的相,同樣測得碳在表面富集,對深入分析碳化硅合金機理起到了指導(dǎo)作用。

        3 實驗原理

        對于接觸電阻率ρ,雖然目前測試接觸電阻率的方法有很多,但是最常用的是線性傳輸線模型LTLM(Linear Transmission Line Model)。

        L-TLM 由Shockley 于1964 年提出,后經(jīng)他人多次改進[16-19]。此法由于制作和測試簡單,獲得的結(jié)果較為準確,現(xiàn)在已成為測試歐姆接觸電阻率的主要方法。L-TLM 測試圖形正面如圖1 所示。

        圖1 L-TLM 測試圖形

        兩個相鄰電極之間的總電阻由接觸電阻和體電阻組成。總電阻用RT表示,公式為:

        由于電流在半導(dǎo)體內(nèi)的分布是不均勻的,而電流進入半導(dǎo)體處的電流密度最大,式中Rf稱為“前沿”接觸電阻。LT是傳輸長度,其定義為從金屬電極邊緣的電流密度降至1/e 時位置的距離。RSH為碳化硅的薄層電阻;RSK為接觸合金下碳化硅薄層貢獻的電阻。為方便計算,可近似認為RSH=RSK。W 為金屬電極的寬度,l 為不同金屬電極間的距離,可根據(jù)實際工藝情況做適當調(diào)整。

        如果金屬-半導(dǎo)體接觸(M-S 接觸或金-半接觸)界面沒有勢壘,I-V 特性曲線理論上應(yīng)該呈現(xiàn)良好的線性對稱關(guān)系。測試時,在樣品上的不同距離為Ln的金屬電極間通恒定電流I,同時測出兩電極間的電壓值V,即可求出總電阻值RT。通過測試多對電極之間的電阻值,做出對應(yīng)的RT~l 的擬合曲線。該曲線與X 軸和Y 軸的截距分別為2LT和2Rf。此法即為圖解法,如圖2 所示。

        圖2 L-TLM 圖解法測試接觸電阻率

        根據(jù)圖解法求出直線斜率,根據(jù)已設(shè)定的W 值進而求出RSH,再由圖解法求出LT值,結(jié)合下式,即可計算出接觸電阻率的數(shù)值:

        4 設(shè)計與實驗

        在碳化硅材料的參數(shù)選擇上,由于碳化硅離子注入后雜質(zhì)激活率較低、晶格缺陷濃度高,而且需要高溫高能量的離子注入條件,另外為了與金屬電極形成良好的歐姆接觸,碳化硅器件層摻雜濃度需要做到很高,因此,制備時采用外延摻雜的方式實現(xiàn)碳化硅器件層的高摻雜。

        在碳化硅外延片的結(jié)構(gòu)上,考慮到N 型碳化硅的壓阻系數(shù)相對高于P 型,為了使傳感器具有更高的靈敏度輸出,采用NPN 型碳化硅外延片結(jié)構(gòu),即在N 型碳化硅襯底上先外延一層低摻雜P 型碳化硅外延隔離層(厚度5μm,摻雜濃度1×1017cm-3),再外延一層N 型重摻雜碳化硅外延器件層(厚度2μm,摻雜濃度1×1019cm-3)。

        在T-LTM 的制備上,共需要制備兩塊光刻掩膜版。其中一塊為碳化硅器件層刻蝕光刻版,用來圖形化碳化硅器件層;另一塊為復(fù)合金屬電極光刻版,在碳化硅器件層區(qū)域形成電極圖形。經(jīng)半導(dǎo)體標準工序制備的L-TLM 碳化硅樣品的正面測試圖形參見圖1。版圖中邊框線部分的碳化硅被刻蝕掉,只保留中部區(qū)域的碳化硅,形成圖形化的復(fù)合電極。為了提高試驗測試的準確性,可適當改變測試圖形的參數(shù),設(shè)計成多種不同參數(shù)的試驗方案,如表1 所示。此外,為了減少寄生電阻,電極與邊緣的距離δ 應(yīng)盡可能的小。

        表1 不同參數(shù)下L-TLM 樣品幾何尺寸單位:μm

        T-LTM 碳化硅測試樣品制備流程如圖3 所示。具體為:

        圖3 碳化硅L-TLM 樣品制備流程示意圖

        1)旋涂光刻膠,烘干后曝光;

        2)顯影,將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移至光刻膠掩膜;

        3)RIE 刻蝕頂層碳化硅,將光刻膠掩膜上的圖形轉(zhuǎn)移至碳化硅器件層,去除光刻膠;

        4)濺射復(fù)合金屬電極,在碳化硅器件層上濺射復(fù)合金屬電極層;

        5)經(jīng)過涂膠、光刻、腐蝕金屬、去膠等工藝后將第二塊掩膜版圖形轉(zhuǎn)移至復(fù)合金屬電極,再經(jīng)過高溫合金后形成L-TLM 碳化硅測試樣品。

        采用Ni/Au(100/200nm)復(fù)合電極,分別在氮氣氛圍保護下進行700℃和1000℃合金試驗,合金時間均為1min。合金前后I-V 曲線如圖4 所示。

        圖4 合金溫度試驗I-V 曲線。

        可見,合金前呈現(xiàn)明顯的肖特基接觸,700℃合金后,I-V 曲線仍呈非線性,為肖特基接觸;1000℃合金后,I-V 曲線呈現(xiàn)出線性關(guān)系,經(jīng)T-LTM 測試,接觸電阻率約為0.88×10-4Ω·cm2,達到了良好的歐姆接觸效果。

        5 結(jié)束語

        I-V 特性曲線和接觸電阻率共同決定著金屬-半導(dǎo)體歐姆接觸系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。碳化硅壓力傳感器應(yīng)用溫度一般超過400℃,因此以極高要求實現(xiàn)歐姆接觸電極系統(tǒng),才能滿足長時間高溫穩(wěn)定性需求。結(jié)合L-TLM 測試方法,對Ni/Au 電極與N 型碳化硅在不同溫度下的合金工藝進行研究,最終得到實現(xiàn)碳化硅工藝低歐姆接觸率的合金方案,為碳化硅高溫壓力傳感器的開發(fā)提供了技術(shù)參考。

        久久国产精品久久精品国产| 日本精品一区二区高清| aⅴ精品无码无卡在线观看| 国产精品久久久久久妇女6080| 国产丝袜免费精品一区二区| 水蜜桃在线观看一区二区国产 | 国产99视频精品免视看9| 亚洲熟妇在线视频观看| 最新国产主播一区二区| 久久久国产精品123| 亚洲精品乱码久久久久久蜜桃不卡| 五月天欧美精品在线观看| 日韩精品极品在线观看视频| 国产黑色丝袜在线看片| av人摸人人人澡人人超碰妓女| 中文字幕一区二区三区乱码不卡| 丝袜美腿av免费在线观看| 国产亚洲成性色av人片在线观| 无码ol丝袜高跟秘书在线观看| 国产精品美女久久久久久大全| 一区二区三区手机看片日本韩国| 国产激情久久久久久熟女老人| 性一交一乱一伧国产女士spa | 国产亚洲一区二区三区成人| 夜晚黄色福利国产精品| 亚洲色爱免费观看视频| 久久精品无码一区二区三区蜜费| 69久久精品亚洲一区二区| 少妇真实被内射视频三四区| 吃奶摸下的激烈视频| 尤物yw午夜国产精品视频 | 妺妺窝人体色www聚色窝仙踪| 国产av无码专区亚洲av手机麻豆 | 无码一区二区三区人| 第一九区另类中文字幕| 亚洲精品无码久久久| 国产在线精品一区二区在线看| 亚洲中文字幕乱码在线视频| 中文字幕av伊人av无码av| 亚洲 欧美 激情 小说 另类| 日本精品一区二区在线看|