The paper presents the results of characterization of MOS structures with aluminum oxide layer deposited by ALD method on silicon carbide substrates. The effect of the application of thin SiO2 buffer layer on the electrical properties of the MOS structures with Al2O3 layer has been examined. Critical electric field values at the level of 7.5–8 MV/cm were obtained. The use of 5 nm thick SiO2 buffer layer caused a decrease in the leakage current of the gate by more than two decade of magnitude. Evaluated density of trap states near the conduction band of silicon carbide in Al2O3/4H-SiC MOS is about of 1×1013 eV−1cm−2. In contrast, the density of the trap states in the Al2O3/SiO2/4H-SiC structure is lower about of one decade of magnitude i.e. 1×1012 eV−1cm−2. A remarkable change in the MOS structure is also a decrease of density of electron traps located deeply in the 4H-SiC conduction band below detection limit due to using of the SiO2 buffer layer.
In this paper, we present the realization of assembly of SiC samples to DBC substrate (Direct Bonding Copper Substrate with 200 µm Gu metallization Au covered] by low-temperature sintering of micro scale Ag powder. In the preliminary experiments DBC test samples size 3 × 3 mm (in place of SiC die) were assembled to DBC substrate size 10 × 10 mm using following methods: a) sintering by Ag powder with Ag microparticles in air by applying temperature and pressure, b) sintering by Ag powder with Ag microparticles using temperature, pressure and high vacuum. Methods "a" and "b" permit to obtain very good adhesion range 8...10 MPa after sintering. However after ageing test at temperature 350°C in air the adhesion fall down dramatically. By increasing sintering temperature up to 500...550°C and sintering in vacuum range 1.3 Pa the adhesion is satisfactory. The results of these experiments will be presented in paper.
PL
W artykule zaprezentowano proces realizacji montażu struktur SiC do podłoży DBC (ceramiki alundowej dwustronnie pokrytej warstwą Cu o grubości 200 µm) przy zastosowaniu niskotemperaturowego zgrzewania mikroproszkiem Ag. W badaniach wstępnych, zamiast struktur SiC zastosowano struktury DBC o wymiarach 3 × 3 mm montowane do podłoża DBC 10 × 10 mm (obie łączone części miary metalizację Au). W montażu wykorzystano mikroproszki Ag, a łączenie wykonywano przez: wygrzewanie w powietrzu pod naciskiem oraz przez wygrzewanie w próżni pod naciskiem. W obu metodach uzyskano dobrą adhezję tuż po łączeniu (z zakresu 8...10 MPa). Przeprowadzone próby starzeniowe w temperaturze 350°C wskazały, że adhezja próbek łączonych w powietrzu dramatycznie spada po 24 godzinach wygrzewania Natomiast adhezja próbek łączonych pod naciskiem w próżni 1.3 Pa w temperaturach z zakresu 500...550°C po procesach starzeniowych wtemperaturze 350°C przez kilkaset godzin jest dobra (powyżej 10 MPa).
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Films of transparent semiconductors are widely studied and developed because of high potential applications in electronics in last decade. Our work concerns the properties of NiO films fabricated by RF magnetron sputtering. Electrical and optical parameters of the films were characterized using Hall and transmittance measurements, respectively. P-type conductivity of as-deposited films and after annealing in oxygen or argon at the temperature range from 300 °C to 900 °C was verified. Transmittance of NiO films strongly depends on deposition temperature and oxygen amount during sputtering. Films deposited at room temperature without oxygen have transmittance near 50% in the visible range and resistivity about 65 ?cm. An increase in oxygen amount in deposition gas mixture results in higher conductivity, but transmittance decreases below 6%. Resistivity of 0.125 ?cm was attained at sputtering in oxygen. Films deposited at temperature elevated up to 500 °C are characterized by transmittance above 60% and lower conductivity. Annealing of NiO films in Ar causes resistivity to rise dramatically.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
A mechanism of carriers transport through metal-semiconductor interface created by nickel or titanium-based ohmic contacts on Si-face n-type 4H-SiC is presented herein. The mechanism was observed within the temperature range of 20 °C - 300 °C which are typical for devices operating at high current density and at poor cooling conditions. It was found that carriers transport depends strongly on concentration of dopants in the epitaxial layer. The carriers transport has thermionic emission nature for low dopant concentration of 51016 cm-3. The thermionic emission was identified for moderate dopant concentration of 5-1017 cm-3 at temperatures higher than 200 °C. Below 200 °C, the field emission dominates (for the same doping level of 5-1017 cm-3). High dopant concentration of 5-1018 cm-3 leads to almost pure field emission transport within the whole investigated temperature range.
W artykule omówiono metodę i wyniki pomiarów kontaktów omowych prowadzone za pomocą kołowych struktur c-TLM. Obliczono teoretyczne zależności oporu właściwego rc od parametrów kontaktu i struktury pomiarowej a do weryfikacji wyników posłużono się kontaktami na bazie niklu do SiC. Struktury 4H-SiC miały postać warstw epitaksjalnych o grubości 3 µm i koncentracji nośników n = 5•10¹⁶ ÷ 10 ¹⁹ cm ⁻³ wyhodowanych na wysokooporowych podłożach (0001) 4H-SIC. Metalizacje kontaktowe Ni i Ni/Si wytwarzane były metodą magnetronowego rozpylania katodowego z targetów Ni(4N) i Si(4N) w atmosferze argonu i poddawane obróbce termicznej metodą impulsowa w przepływie argonu w temperaturze 900…1100 °C. Przeanalizowano wyniki obliczeń r(sub)c kontaktów n-SiC/Ni₂Si i n-SiC/Ni z zastosowaniem teorii c-TLM oraz jej form uproszczonych.
EN
In this study. the method and the results of the ohmic contacts measurements using the circular TLM structures are reported The theoretical dependences of the ohmic contact resistivty r(sub)c on parameters of contact and measuring structure were calculated. The nickel-based ohmic contacts to SiC were used to the verification of obtained results. The 4H-SiC epi-structures with thickness of 3 µm and the carrier concentration n = 5•10¹⁶ ÷ 10 ¹⁹ cm ⁻³ grown on high-resistivity (0001) 4H-SIC substrates were used in the experiment. Ni and Ni/Si contact metallization were deposited by magnetron sputtering using Ni(4N) and Si(4N) targets. The thermal trealments were carried out by RTA method in the Ar flow at the temperature 900...1100°C. The results of resistivity calculations obtained for n- n-SiC/Ni₂Si and n-SiC/Ni contacts using the c-TLM theory were analyzed.
Optyczne właściwości cienkich półprzewodnikowych warstw NiO wytwarzanych za pomocą reaktywnego magnetronowego rozpylania katodowego zbadano pod kątem transmisji optycznej. Określono szerokość przerwy energetycznej w zależności od warunków wzrostu warstwy. Elektryczne parametry warstw zmierzono metodą Hall'a bezpośrednio po osadzaniu oraz po procesach wygrzewania w tlenie i argonie w zakresie temperatur 200...700° C. Warstwy osadzane w temperaturze pokojowej przy zawartości tlenu w plazmie od 9% do 100% charakteryzują się transmisją poniżej 10%, przewodnictwem typu p oraz rezystywnością poniżej 0,5 Ω cm. Warstwy osadzane w podwyższonej temperaturze z zakresu 300...700° C charakteryzują się transmisją optyczną powyżej 60% oraz rezystywnością wyższą od 1 Ω cm. Wygrzewanie warstw w tlenie wywołuje zmiany transmisji i szerokości przerwy energetycznej w zależności od zastosowanej temperatury i czasu, przy czym obserwowano wzrost rezystywności po wygrzewaniu w wyższych temperaturach, zaś wygrzewanie w atmosferze argonu powoduje drastyczny spadek przewodnictwa. Warstwy NiO domieszkowano także węglem, co kilkukrotnie zmniejszało ich rezystywność. Warstwy te po dodatkowym wygrzewaniu w tlenie charakteryzują się wyższym poziomem transmisji oraz szerszą przerwą energetyczną.
EN
Optical properties of thin semiconducting NiO films deposited by reactive magnetron sputtering were examined using optical transmittance measurements. Bandgap widths of these films were calculated in dependence of deposition process' parameters. Electrical properties of films were measured after deposition and annealing processes in 0₂ and Ar at temperatures from 200...700° C by Hali method. NiO films deposited at room temperature and having oxygen amount in process plasma varying from 9% to 100% are characterized by optical transmittance below 10%, p-type conduction and resistivity lower than 0.5 Ω cm. Films deposited at temperatures elevated from 300...700° C are characterized by transmittance above 60% and resistivity higher than 1 Ω cm. Annealing in oxygen results in change of optical transmittance level and bandgap width depending on used time and temperature. Resistivity is higher after annealing at higher temperatures in oxygen while annealing in argon ambient causes conductivity to drop dramatically. Doping thin NiO films with carbon was also performed which resulted in Iower resistivity few times. After additional annealing NiO:C films in O₂ their optical transmittance level raised and bandgap width widened.
Węglik krzemu (SiC) stał się obiektem szczególnego zainteresowania głównie tam, gdzie wymaganiom wysokotemperaturowym nie może sprostać krzem [1]. Półprzewodnikowe przyrządy mocy oparte na węgliku krzemu stają się handlowo dostępne do zastosowań wysokomocowych i wysokotemperaturowych, ale nie przekraczających 250 C. Niezawodność przyrządów z SiC jest ograniczona z jednej strony stabilnością termiczną kontaktów omowych wytworzonych w SiC [2], z drugiej strony materiałami stosowanymi do połączeń struktury SiC z podłożem, a także materiałami i technologiami użytymi do wykonania połączeń elektrycznych obszarów aktywnych struktury z wyprowadzeniami obudowy i samymi materiałami stosowanymi na obudowy przyrządów [3-6]. W celu wykorzystania specyficznych zalet oferowanych przez przyrządy SiC, niezbędnym staje się opanowanie technologii niezawodnych kontaktów omowych oraz opracowanie wysokotemperaturowych materiałów do połączenia z podłożem, zastosowanie odpowiednich technologii montażu oraz technologii zamykania tych przyrządów w obudowy. W artykule [7] przedstawiono rozwiązania, jakie można zastosować do wykonania połączeń ciepIno-mechaniczno-elektrycznych miedzy strukturą SiC, a podłożem z ceramiki alundowej lub z azotku glinu.
EN
Unique properties of SiC lead this semiconductor for applications in new electronic devices operating at high temperatures, high power and high frequencies. There are a few problems related to the production of high temperature SiC devices. Developing of reliable ohmic contacts to SiC structure as well as a wire connection between the SiC ohmic contact and package leads are the serious tasks for today. The stability of Ni and Ti Au ohmic contacts onto n-SiC as well as the electrical and mechanical properties of Au and Al wire connection onto metallic contacts of n-SiC were investigated. The ohmic contact to n-SiC was formed by rapid thermal annealing of Ti film and Au metallization has been applied to form electrical connections using Au wire bonds. Long-term tests of the connections we re performed in air at 400 C. Evaluation of electrical parameters as well as morphology and structure of the Al metallization onto Ti or Ni based ohmic contacts and with Al wire bonding electrical connections show good stability after ageing at 400 C & 300 h. For SiC structures with Au metallization and Au wire bonding only Ti based ohmic contacts fulfilI thermal stability requirements.
W ramach prowadzonych badań wykonane zostały diody Schottky'ego Ir/4H-SiC, IrO2/4H-SiC, Ni/4H-SiC. W artykule opisany został wpływ różnych procesów przygotowania powierzchni podłoża z węglika krzemu (4H-SiC) na parametry elektryczne uzyskanych diod. Sprawdzono skuteczność stosowanej powszechnie w technologii krzemowej procedury RCA, wpływ kąpieli w buforowym roztworze kwasu fluorowodorowego (HF buff ), użyteczność roztworów czyszczących na bazie kwasu siarkowego (H2SO4) oraz wpływ reaktywnego trawienia jonowego (RIE) powierzchni węglika krzemu. Zmierzone charakterystyki prądowo-napięciowe (I-V) diod Schottky'ego przeanalizowane zostały pod kątem korelacji obliczonych parametrów elektrycznych z efektami zaproponowanych metod przygotowania powierzchni. Trawienie RIE obniża w każdym przypadku efektywną wartość bariery Schottky'ego. Istnieje możliwość jednoczesnego obniżenia prądu zaporowego po zastosowaniu odpowiednich parametrów procesu trawienia. Omawiany efekt jest korzystny dla ograniczenia statycznych strat mocy zarówno przy polaryzacji diody w kierunku przewodzenia jak i w kierunku zaporowym. Wykazano, że zastosowanie trawienia RIE może wpływać korzystnie na obniżenie rezystancji charakterystycznej diody przy polaryzacji w kierunku przewodzenia.
EN
Ir/4H-SiC, IrO2/4H-SiC and Ni/4H-SiC Schottky diodes are reported in terms of different methods of surface pretreatment before contact deposition. RCA method, buffered HF bath, H2SO4 solution and reactive ion etching (RIE) were tested in different configurations. The electrical parameters extracted from I-V characteristics of Schottky diodes were correlated with the results of proposed surface cleaning methods. Very promising results were obtained for samples which had been etched in argon, taking into account the total static power losses, because the modified surface preparation leads to a decrease in the forward voltage drop and reverse leakage current simultaneously. The decrease of Schottky diode specific resistance is able to achieve using reactive ion etching.
Rozprawa jest poświęcona zagadnieniom wytwarzania przewodzących barier dyfuzyjnych z trudnotopliwych azotków i borków tytanu, cyrkonu i wolframu oraz ich wykorzystaniu w wielowarstwowych systemach metalizacji na bazie złota do trzech związków półprzewodnikowych III-V:GaAs, InP i GaSb. Przewodzące bariery dyfuzyjne z TiN, ZrB₂ i W-B wytwarzano metodami rozpylania katodowego. W kolejnych etapach pracy przeprowadzono systematyczne badania wpływu parametrów osadzania na własnosci elektryczne i mechaniczne cienkich warstw barierowych osadzanych na czystych i metalizowanych powierzchniach półprzewodników III-V oraz chrakteryzację ich mikrostruktury i stopnia reaktywności względem półprzewodnika III-V. Metalizacja kontaktowa AuZn została wybrana jako modelowa w badaniach efektywności cienkich warstw TiN, Zrb₂ i W-B jako warstw barierowych. Przeprowadzono badania zasięgu reakcji kontaktowej metal/półprzewodnik w czasie wytwarzania kontaktu omowego AuZn/III-V formowanego z użyciem warstw barierowych oraz analizę procesów interdyfuzji w systemach metal-półprzewodnik z metalizacją trójwarstwową typu AuZn/warstwa barierowa/Au. W wyniku optymalizacji parametrów procesu osadzania uzyskano warstwy barierowe TiN o rezystywności ρ = 45 μΩ cm i naprężeniu Zastosowanie cienkich warstw azotków i borków metali trudnotopliwych w technologii kontaktów omowych na bazie złota do związków półprzewodnikowych III-V Zastosowanie cienkich warstw azotków i borków metali trudnotopliwych w technologii kontaktów omowych na bazie złota do związków półprzewodnikowych III-V σ = 2,1 GPa, W-B - ρ = 125 μΩ cm, σ = 0,7 GPa i ZrB₂ - ρ = 250 μ Ω cm, σ = 0,05 GPa. Struktura trudnotopliwych metalizacji osadzonych bezpośrednio na GaAs pozostawała stabilna aż do temperatury wygrzewania 650°C. Te same metalizacje osadzone na InP charakteryzowały się niższą o ok. 150°C stabilnością termiczną. W kontakcie z p-GaAs i p-InP wszystkie metalizacje wykazały charakterystyki diodowe, a kontakty do p-GaSb miały właściwości omowe, stabilne aż do temperatury 400°C. W systemach pełnej metalizacji wielowarstwowej, z metalizacją kontaktową AuZn oraz zewnętrzną montażową warstwą Au, wszystkie badane warstwy barierowe stanowiły efektywne zabezpieczenie przed reakcją zewnętrznej warstwy Au z półprzewodnikiem w temperaturze niezbędnej do uformowania kontaktów omowych oraz w trakcie starzenia w temperaturze 300°C przez 10 godz.
BCl3 plasma for reactive ion etching of GaAs and GaSb structure have been examined as a function process parameters: RF power, BCl3 pressure and gas additive (Ar, N2). High rate etching of GaSb from 110 nm/min. to 1600 nm/min. is well controlled by RF power, BCl3 pressure and it can be increased up to 2 times by an additional Microwave Downstream (MVDS). Smooth etched surface morphologies were obtained at low and medium RF power densities. Anisotropy of etching was evaluated by measurements of sidewall profiles. Highly anisotropic etching and smooth etched surfaces were observed at optimum conditions (RIE 25 W, BCl3 6 Pa). Operating under these conditions the mesa structures of the detectors and of the double ridge waveguide lasers are fabricated by photolithography. An circular grating for high-efficiency Surface Emitting Lasers is presented to.
We present a comprehensive investigation of titanium, tungsten and zirconium nitrides and borides as diffusion barriers in Au-based ohmic contracts to III-V semiconuctors, including GaAs, InP, GaSb and GaN. Thin films of refractory metallic compounds were deposited using sputtering methods. The resistivity and mechanical properties of these films were optimized by adjusting the deposition parameters such as power, substrate bias and gas pressure. Characterization of barrier layers included determination of thier microstructure and chemical reactivity towards III-V semiconductors. Complete metallization, with Au(Zn) ohmic contact metallization and Au overlayer has ben used as a model in the study of the effectiveness of barrier layers.
Antimonide-based heterostrucures lattice matched to GaSb substrates are particulary attractive for high-efficiency fast photodiodes (PDs) working in the mid-infraret region of the spectrum. Much of the recent progress in the technology of these devices has occurred on the materials side. In order to exploit this potential considerable advances in processing technology, including controlled mesa etching and photodiode surface passivation techniques are required. This paper deals the processes of wet and dry etching of GaSb-based compounds in order to form and passivate GaSb/Ga₀.₇₈In₀.₂₂As₀.₁₈Sb₀.₈/Ga₀.₆₆Al₀.₃₄As0.₂₅Sb₀.₉₇₅ PD mesa sructures. HCL + H₂O₂ + H₂O solutions and CCL₄/H₂ plasmas have been used for masa etching and thier results on mesa profile and etch depth control have been compared. For mesa passivation a surface treatment in (NH₄)₂S water solution was carried out. Examination of PD performance through the measurments of current-voltage and spectral responsivity characteristic have shown that unpassivated photodode structures are characterized by darc current Id=5 ÷ 10 µA at reverse bias UR = -1 V, and quantum efficiency ƞ = 0.5 ÷ 0.7 at ʎ = 2.3 µm and T = 300 K. reduction of dark curent to Id ≤ 3 µA has been obtained for GaSb/GaAlAsSb mesa structures processed in (NH₄)₂S.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.