Siliziumkarbidelektronik technologische und werkstoffwissenschaftliche Untersuchungen zur Metallisierung/Kontaktierung
Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2004
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| Format: | UnknownFormat |
| Sprache: | ger |
| Veröffentlicht: |
2004
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| Online Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
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Tag hinzufügen | Zusammenfassung: | Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2004 Literaturverz. S. [121] - 154 Siliziumkarbid (SiC) hat als Halbleitermaterial vielfältige Einsatzmöglichkeiten in der Optoelektronik, der Hochfrequenztechnik, der Leistungselektronik und vor allem in der Hochtemperaturelektronik. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich speziell mit der Herstellung Ohmscher Kontakte auf p-dotiertem 4H-SiC und 6H-SiC für künftige elektronische Anwendungen.Anhand von theoretischen Betrachtungen und vergleichenden Berechnungen der Ladungsträgerkonzentration wird gezeigt, daß sich die Berechnung der elektrisch aktiven Akzeptoren stark vereinfachen läßt. Detailliert werden die Eigenschaften des SiC und ihr Einfluß auf die Kontaktbildung beschrieben. Die Herstellung Ohmscher p-SiC-Kontakte erfordert eine hohe Löcherkonzentration an der Grenzfläche zwischen p-SiC und Metallisierung, welche sich durch Ionenimplantation mit Aluminium erreichen läßt. Mittels Implantation durch eine dünne Al-Schicht wird das Maximum der Akzeptorkonzentration zur Substratoberfläche hin verschoben und somit eine hohe Akzeptorkonzentration im oberflächennahen Bereich erreicht. Amorphe Bereiche lassen sich nach der Implantation und Ausheilung in den hochdotierten p-SiC-Schichten nicht nachweisen. Aus den temperaturabhängigen Flächenwiderstandswerten wird sowohl der spezifische Widerstand berechnet als auch die Ladungsträgerkonzentration und -beweglichkeit abgeschätzt. Die sehr hohe Löcherbeweglichkeit läßt auf einen nahezu vollständigen Einbau der Akzeptoren durch die Implantations- und Ausheilprozedur schließen. Für die Metallisierung / Kontaktierung der SiC-Proben werden Wolframsilizide und -karbide verwendet, um unerwünschte Grenzflächenreaktionen zwischen Halbleiter und Metallisierung zu vermeiden. Dazu wird die Präparation von Wolframsilizid- und Wolframkarbidschichten unter Variation der Substrate und Substrattemperatur beim Sputtern bzw. co-Sputtern und der Temperbedingungen eingehend untersucht. Als Wolframsilizid wird das hexagonale WSi2 verwendet, welches sich auf in-vacuo geheizten Substraten ausbildet. WC und W2C werden als Wolframkarbidmetallisierungen genutzt. Das phasenreine WC bildet sich bei einer hohen Propankonzentration von 2% in einer Propan-Wasserstoff-Atmosphäre und bei Tempertemperaturen oberhalb von 825°C. Die W2C-Phase indes läßt sich phasenrein bei einer geringen Propankonzentration von <= 0,02% und bei Tempertemperaturen im Bereich von 750ʿC bis 1050ʿC präparieren. Eine Al/Ti-Metallisierung dient als Referenzmaterial.Es wird gezeigt, daß sich auf den p-4H- und p-6H-SiC-Proben hexagonales WSi2 und phasenreines W2C bildet, in den WC-Schichten jedoch ein geringer W2C-Anteil nachzuweisen ist. Für die drei wolframbasierten Metallisierungen ist keine Reaktion mit den SiC-Substraten nachweisbar. Die erzielten spezifischen Kontaktwiderstände von hexagonalem WSi2 auf p-4H- bzw. p-6H-SiC stellen mit rho_K = 6 10^-4 Ohm cm^2 bzw. 1,2 10^-3 Ohm cm^2 eine Verbesserung bisheriger Ergebnisse um mehr als zwei Größenordnungen dar. Die minimalen spezifischen Kontaktwiderstände von WC bzw. W2C auf p-4H-SiC liegen bei 8,9 10^-4 Ohm cm^2 bzw. 1,7 10^-3 Ohm cm^2 und auf p-6H-SiC bei 1,8 10^-2 Ohm cm^2 bzw. 2,5 10^-3 Ohm cm^2. Der geringste spezifische Kontaktwiderstand aller Proben wurde mit dem Referenzmaterial Al/Ti auf einer 4H-SiC-Probe mit 1,9 10^-4 Ohm cm^2 erreicht. Die spezifischen Kontaktwiderstände der wolframbasierten Metallisierungen und des Referenzmaterials liegen in der gleichen Größenordnung. |
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| Beschreibung: | Enth. außerdem: Thesen |
| Beschreibung: | IV, 179 S. graph. Darst. |