4H-SiC肖特基二極管電流輸運機制研究.pdf

1、碳化硅（SiC）是第三代半導(dǎo)體材料中的核心材料之一，具有優(yōu)異的半導(dǎo)體物理性能，在高溫、高頻、大功率領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。碳化硅肖特基二極管具有擊穿電壓高、導(dǎo)通電阻小、開關(guān)速度快和耐高溫等優(yōu)點，在國民經(jīng)濟(jì)和軍事等很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，電力電子領(lǐng)域是其最具代表性的工程應(yīng)用領(lǐng)域之一。
　　本文以低摻雜外延n型4H-SiC為材料，使用光刻方法制備出電極圖形，磁控濺射法在4H-SiC外延層的Si（0001）面沉積金屬 Ni/Au形成肖特

2、基接觸電極，在高摻雜襯底背面沉積Ni金屬，高溫快速退火后形成歐姆接觸電極，制備出基于4H-SiC的肖特基二極管（SBD）。
　　研究了HF表面處理對4H-SiC肖特基二極管的影響，并通過組合電流法提取參數(shù)，對其電流輸運機理進(jìn)行了分析。未表面處理的SiC肖特基二極管具有較高的理想因子（n=1.52）和較低的勢壘高度（SBH=1.28 eV）。經(jīng)過HF表面處理后，SiC肖特基二極管的理想因子降低（n=1.008）、勢壘高度升高（SBH

3、=1.73 eV）。HF處理可以有效去除歐姆接觸退火過程中在外延層Si面所形成的氧化層，提高了4H-SiC肖特基二極管的性能。SiC肖特基二極管如果偏離理想二極管，則會造成擬合所得的理想因子偏離1，進(jìn)而導(dǎo)致使用經(jīng)典熱電子發(fā)射線性擬合法所得的勢壘高度不準(zhǔn)確。使用組合電流法研究發(fā)現(xiàn)，在非理想肖特基二極管中，存在由于表面態(tài)引起的熱電子場發(fā)射（TFE）電流，是其偏離理想二極管的主要原因。通過提取總電流中的純熱電子發(fā)射電流進(jìn)行擬合，可以得到更加準(zhǔn)