采用场板和B+离子注入边缘终端技术的Ti/4H-SiC肖特基势垒二极管

采用自主外延的4H-SiC外延片,利用PECVD生长的SiO2做场板介质,B+离子注入边缘终端技术,制造了Ti/4H-SiC肖特基势垒二极管.测试结果表明,Ti/4H-SiC肖特基势垒二极管的理想因子n=1.08,势垒高度(ψe)=1.05eV,串联电阻为6.77mΩ·cm2,正向电压为4V时,电流密度达到430A/cm2.反向击穿电压大于1.1kV,室温下,反向电压为1.1kV时,反向漏电流为5.96×10-3 A/cm2.     

高压Ti／6H-SiC肖特基势垒二极管

在N型6H-SiC外延片上,通过热蒸发,制作Ti／6H-SiC肖特基势垒二极管(SBD)．通过化学气相淀积,进行同质外延生长,详细测量并分析了肖特基二极管的电学特性,该肖特基二极管具有较好的整流特性．反向击穿电压约为400V,室温下,反向电压VR＝200V时,反向漏电流JR低于1×10－4A／cm2．采用Ne离子注入形成非晶层,作为边缘终端,二极管的击穿电压增加到约为800V．     

采用场板和边缘终端技术的大电流Ni/4H-SiC SBDs

研究了4H-SiC低缺陷密度外延层的制造和Ni/SiC肖特基势垒二极管的正、反向电学特性。采用了偏8°4H-SiC衬底上台阶控制外延方法进行同质外延,外延温度1580℃,最后得到了低缺陷密度的3英寸外延片。采用了原子力显微镜和扫描电子显微镜进行了测试。在外延片上进行的Ni/4H-SiC肖特基势垒二极管的制造,采用了B+离子注入形成的一个非晶区域作为边缘终端,然后使用经过1000℃下退火10min的PECVD生长的SiO2作为场板介质。最终得到的Ni/4H-SiC肖特基势垒二极管的理想因子为1.03,势垒高度为1.6eV,在反向偏压1102V时,漏电流密度只有1.15×10-3A/cm2。在正向压降3.5V时得到了7.47A的大电流输出,特征导通电阻为6.22Ω.cm2。     

高压 Ti/ 6H- SiC肖特基势垒二极管

在 N型 6 H - Si C外延片上 ,通过热蒸发 ,制作 Ti/ 6 H- Si C肖特基势垒二极管 (SBD) .通过化学气相淀积 ,进行同质外延生长 ,详细测量并分析了肖特基二极管的电学特性 ,该肖特基二极管具有较好的整流特性 .反向击穿电压约为 40 0 V,室温下 ,反向电压 VR=2 0 0 V时 ,反向漏电流 JR 低于 1e- 4 A / cm2 .采用 Ne离子注入形成非晶层 ,作为边缘终端 ,二极管的击穿电压增加到约为 80 0 V.     

2700V4H-SiC结势垒肖特基二极管

在76.2 mm 4H-SiC晶圆上采用厚外延技术和器件制作工艺研制的结势垒肖特基二极管(JBS).在室温下,器件反向耐压达到2700 V.正向开启电压为0.8V,在VF=2V时正向电流密度122 A/cm2,比导通电阻Ron=8.8 mΩ·cm2.得到肖特基接触势垒qφв=1.24 eV,理想因子n=1.     

6H-SiC高压肖特基势垒二极管

在可商业获得的N型6H-SiC晶片上,通过化学气相淀积,进行同质外延生长,在此结构材料上,通过热蒸发,制作Ni/6H-SiC肖特基势垒二极管．测量并分析了肖特基二极管的电学特性,结果表明,肖特基二极管具有较好的整流特性：反向击穿电压约为450V,室温下,反向电压VR=-200V时,反向漏电流JL=5×10-4A*cm-2;理想因子为1.09,肖特基势垒高度为1.24—1.26eV,开启电压约为0.8V．     

3300V碳化硅肖特基二极管及混合功率模块研制

基于数值仿真结果,采用结势垒肖特基(JBS)结构和多重场限环终端结构实现了3 300 V/50 A 4H-SiC肖特基二极管(SBD),所用4H-SiC外延材料厚度为35 μm、n型掺杂浓度为2× 1015cm-3.二极管芯片面积为49 mm2,正向电压2.2V下电流达到50 A,比导通电阻13.7 mΩ· cm2;反偏条件下器件的雪崩击穿电压为4 600 V.基于这种3 300 V/50 A 4H-SiC肖特基二极管,研制出3 300 V/600 A混合功率模块,该模块包含24只3 300 V/50 A Si IGBT与12只3 300 V/50 A 4H-SiC肖特基二极管,SiC肖特基二极管为模块的续流二极管.模块的动态测试结果为:反向恢复峰值电流为33.75 A,反向恢复电荷为0.807 μC,反向恢复时间为41 ns.与传统的Si基IGBT模块相比,该混合功率模块显著降低了器件开关过程中的能量损耗.     

Ni，Ti/4H-SiC肖特基势垒二极管

采用本实验室生长的4H-SiC外延片,分别用高真空电子束蒸Ni和Ti做肖特基接触金属,Ni合金作欧姆接触,SiO_2绝缘环隔离减小高压电场集边效应等技术,制作出4H-SiC肖特基势垒二极管(SBD)。该器件在室温下反向击穿电压大于600 V,对应的漏电流为2.00×10~(-6)A。对实验结果分析显示,采用Ni和Ti作肖特基势垒的器件的理想因子分别为1.18和1.52,肖特基势垒高度为1.54 eV和1.00 eV。实验表明,该器件具有较好的正向整流特性。     

高性能SiC整流二极管研究

在n型4H-SiC单晶导电衬底上制备了具有MPS(merged p-i-n Schottky diode)结构和JTE(junction termination extension)结构的肖特基势垒二极管。通过高温离子注入及相应的退火工艺,进行了区域性p型掺杂,形成了高真空电子束蒸发Ni/Pt/Au复合金属制备肖特基接触,衬底溅射Ti W/Au并合金做欧姆接触,采用场板和JTE技术减小高压电场集边效应。该器件具有良好的正向整流特性和较高的反向击穿电压。反向击穿电压可以达到1300V,开启电压约为0.7V,理想因子为1.15,肖特基势垒高度为0.93eV,正向电压3.0V时,电流密度可以达到700A/cm2。     

退火温度对Au/Ti/4H-SiC肖特基接触特性的影响

采用电子束蒸发法在4H-SiC表面制备了Ti/Au肖特基电极,研究了退火温度对Au/Ti/4H-SiC肖特基接触电学特性的影响.对比分析了不同退火温度下样品的电流密度-电压(J-V)和电容-电压(C-V)特性曲线,实验结果表明退火温度为500℃时Au/Ti/4H-SiC肖特基势垒高度最大,在.J-V测试和C-V测试中分别达到0.933 eV和1.447 eV,且获得理想因子最小值为1.053,反向泄漏电流密度也实现了最小值1.97×10-8 A/cm2,击穿电压达到最大值660 V.对退火温度为500℃的Au/Ti/4H-SiC样品进行J-V变温测试.测试结果表明,随着测试温度的升高,肖特基势垒高度不断升高而理想因子不断减小,说明肖特基接触界面仍然存在缺陷或者横向不均匀性,高温下的测试进一步证明肖特基接触界面还有很大的改善空间.     

不同氮氩比制备的W-Si-N薄膜的阻挡特性研究

研究了薄膜沉积条件之一——氮气和氩气流量比对超薄(10nm)W-Si-N薄膜作为铜扩散阻挡层的阻挡特性的影响。用薄层电阻、俄歇电子能谱(AES)、X射线衍射谱(XRD)、电容-电压(C-V)等方法系统研究了氮氩比对W-Si-N、Cu/W-Si-N/Si以及Cu/W-Si-N/SiO2/Si结构的热稳定性、电学稳定性的影响。实验发现,W-Si-N薄膜中氮含量对材料的阻挡特性起重要作用,高的氮氩比使薄膜中氮含量增高,薄膜对Cu的扩散阻挡特性增强。     

Temperature dependence of Schottky diode characteristics prepared with photolithography technique

A Richardson constant (RC) of 8.92 Acm^?2K^?2 from the conventional Richardson plot has been obtained because the current–voltage data of the device quite well obey the thermionic emission (TE) model in 190–320 K range. The experimental nT versus T plot of the device has given a value of T₀ = 7.40 K in temperature range of 160–320 K. The deviations from the TE current mechanism at temperatures below 190 K have been ascribed to the patches introduced by lateral inhomogeneity of the barrier heights. Therefore, an experimental RC value of 7.49 A(cmK)^?2 has been obtained by considering Tung’s patch model in the temperature range of 80–190 K. This value is in very close agreement with the known value of 8.16 Acm^?2K^?2 for n-type GaAs.     

清晰热成象红外双色肖特基势垒CCD图象传感器

用控制肖特基光电二极管阵列势垒高度的方法，研制出象素包含低和高势垒高度二极管的红外双色肖特基ＣＣＤ图象传感器。研制的６４８（Ｈ）×４８８（Ｖ）红外双色ＣＣＤ图象传感器转移效率高达９９．７４％，解决了常规单色红外ＣＣＤ图象传感器探测灰色物体温度的错误，获得清晰的热成象。     

新型碱性阻挡层抛光液对铜布线化学机械平坦化的评估研究

化学机械平坦化(CMP)是铜互连制备过程中唯一的全局平坦化技术。但是由于互连线铜与扩散阻挡层物理及化学性质上的差异,在阻挡层的化学机械平坦化过程中将加剧导致碟形坑的产生。目前,国际上抛光液以酸性为主,但是其存在固有的问题,如酸性气体挥发,腐蚀严重等。本论文研发出一种新型碱性阻挡层抛光液,与商用的阻挡层抛光液做对比,评估了其抛光性能。实验结果表明,新型碱性阻挡层抛光液抛光后表面状态好,粗糙度较低。另外,碟形坑及电阻测试结果表明,新型碱性阻挡层抛光后铜布线的表面形貌好,碟形坑小,能够应用于铜布线阻挡层的CMP中。     

SnO_2压敏材料势垒电压的测量

依照缺陷势垒模型 ,将压敏电阻器视为双向导通的二极管 ,应用半导体理论对低电压情况下的电流 -电压关系数据进行了处理 ,得到了 Sn O2 - Zn O- Nb2 O5压敏材料的势垒电压。选取的 4个测量温度得到的结果是相同的 ,保证了实验结果的正确性。     

Cu contact on NiSi substrate with a Ta/TaN barrier stack

The thermal and electrical stabilities of Cu contact on NiSi substrate with and without a Ta/TaN barrier stack in between were investigated. Four-point probe (FPP), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), depth-profiling X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and Schottky barrier height (SBH) measurement were carried out to characterize the diffusion barrier properties. The SBH measurement provides a very sensitive method to characterize the diffusion barrier properties for the copper contact on NiSi/Si. The results show that the Ta/TaN stack can be both thermally and electrically stable after annealing at 450 °C for 30 min and it will have a potential application as a diffusion barrier for Cu contact on NiSi.     

(Zn,Nb)掺杂SnO2压敏材料的电子特性

依据缺陷势垒模型选取Ｚｎ＾２＋和Ｎｂ＾５＋复合掺杂的ＳｎＯ２陶瓷进行研究,测量了材料的密度、失重率等物理性质和非线性系数、电流－电压（Ｉ－Ｖ）关系曲线等电子性质,利用低电流区电流密度与电场（ｌｏｇＪ－Ｅ）的线性关系定性地讨论了势垒高度与非线性之间的关系。     

微波肖特基势垒二极管硅化物工艺技术研究

对微波肖特基中、低势垒二极管硅化物的工艺技术进行了研究。用Ｎｉ－Ｓｉ硅化物作中势垒硅化物,用Ｔｉ－Ｓｉ硅化物作低势垒硅化物。通过设计和工艺实验,得到温度、时间、真空度等取佳工艺技术条件。在保持微波肖特基二极管势垒特征的同时,提高了反向电压,增强了它的稳定性和可靠性。     

宽势阱半导体光电器件研究

设计了一种新型宽势阱光电探测器件。介绍了该器件的结构形式、电流传输机制以及隧道效应和偏压对器件光探测灵敏度的影响。当器件光敏面积为 4 mm2 时 ,在光源测试条件为 :2 856 ,1 90 0 0 lx下 ,光电流达 0 .6 m A,加 1 .5 V反偏时达 2 4 m A,灵敏度分别为 2 .9A/ W及1 1 9A/ W。