Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Reactive ion etching of 4H-SiC with BCl3 plasma

Stonio Bartłomiej, Kwietniewski Norbert, Firek Piotr, Sochacki Mariusz

Przegląd Elektrotechniczny

|

2021

|

R. 97, nr 2

57--59

EN

The paper presents the results of plasma assisted reactive ion etching (RIE) of silicon carbide (4H-SiC). with a mixture of Ar and BCl3. The influence of input parameters such as process time, pressure, power and a ratio of working gases (Ar and BCl3) on the etch rate was investigated. The windows in SiO2 layer fabricated by PECVD process were patterned by photolithography. A stylus profilometry was a basic method of depth measurements after the etching processes.

PL

W pracy zaprezentowano wyniki reaktywnego trawienia jonowego (Reactive Ion Etching – RIE) węglika krzemu (4H-SiC) wspomaganego plazmą na bazie gazów roboczych Ar+BCl3. Przeprowadzono analizę wpływu parametrów procesu trawienia: czasu procesu, ciśnienia w komorze roboczej, mocy i stosunku gazów roboczych (Ar i BCl3) na głębokość i szybkość trawienia węglika krzemu. Jako maskę w procesach użyto osadzonego plazmowo SiO2, w którym zostały zdefiniowane okna przy pomocy fotolitografii. Pomiary głębokości po procesach trawienia zrealizowane zostały metodą profilometrii.

2

Edge termination design for 1.7 kV silicon carbide p-i-n diodes

Taube A., Sochacki M.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2020

|

Vol. 68, nr 2

367--375

EN

In this work, in order to obtain breakdown voltage values of the 4H-SiC p-i-n diodes above 1.7 kV, three designs have been examined: single-zone junction termination extention (JTE), double-zone JTE and a structure with concentric rings outside each of the areas of the double-zone JTE (space-modulated JTE). The influence of geometry and the level of p-type doping in the JTE area as well as the charge as the interface between the p-type JTE area and the passivation layer on the diode breakdown voltage was studied. The effect of statistical dispersion of drift layer parameters (thickness, doping level) on diodes breakdown voltage with various JTE structures was investigated as well. The obtained results showed that the breakdown volatge values for a diode with single zone JTE are very sensitive both to the dose of JTE area and charge accumulated at the JTE/dielectric interface. The use of a double zone or space-modulated JTE structures allows for obtaining breakdown voltage above 1.7 kV for a much wider range of doping parameters and with better tolerance to positive charge at the JTE/dielectric interface, as well as better tolerance to statistical dispersion of active layer parameters compared to a single zone JTE structure.

3

Wpływ reaktywnego trawienia jonowego wspomaganego plazmą BCl3 na jakość powierzchni węglika krzemu 4H-SiC

Stonio Bartłomiej, Kwietniewski Norbert, Firek Piotr, Słowikowski Mateusz, Pavłov Krystian, Caban Piotr, Sochacki Mariusz, Szmidt Jan

Przegląd Elektrotechniczny

|

2019

|

R. 95, nr 9

175--177

PL

Jakość powierzchni materiałów po wykonaniu procesów technologicznych jest ważnym zagadnieniem niezbędnym do zoptymalizowania przy próbie wykonania dobrej jakości przyrzadów półprzewodnikowych. W zależnosci od parametrów procesu, jakość powierzchni się zmienia. W niniejszej pracy zaprezentowano wpływ parametrów suchego trawienia RIE (ang. reactive ion etching) wspomaganego plazmą BCl₃ na jakość powierzchni węglika krzemu 4H-SiC. Podczas prac modyfikowano moc dostarczaną do reaktora, ciśnienie w reaktorze stosunek gazów roboczyhc oraz czas trawania procesu. Powierzchnia materiału po trawieniu została zobrazowana za pomocą wysokorozdzielczego skaningowego mikroskopu elektronowego SEM (ang. scanning electron microscope). Chropowatość została zmierzona za pomocą mikroskopu sił atomowych AFM (ang. atomic force microscope).

EN

The quality of material surface after technological process is one of the most important issue, during semiconductors device manufacturing. The quality of the surface is changing depending on parameters of process that was realized. This paper presents influence of the RIE (reactive ion etching) parameters using BCl3 plasma on the 4H-SiC surface quality. After the process, the SiC surface using high resolution SEM (scanning electron microscope) was investigated. The roughness of the surface was measured using AFM (atomic force microscopy).

4

Wpływ materiału maskującego na jakość odwzorowania w procesie suchego trawienia węglika krzemu 4H-SiC w plazmie chlorowej

Stonio Bartłomiej, Kwietniewski Norbert, Firek Piotr, Słowikowski Mateusz, Pavłov Krystian, Sochacki Mariusz, Szmidt Jan

Przegląd Elektrotechniczny

|

2019

|

R. 95, nr 10

158--161

PL

W pracy zaprezentowano analizę wytrzymałości trzech rezystów na oddziaływanie plazmy chlorowej. Przeprowadzono serie procesów trawienia SiC, w których maskę zrealizowano przy użyciu materiałów PMMA 950, ZEP 520 oraz HSQ. W ramach opracowanych eksperymentów zbadano różne dawki naświetlania rezystów. Na potrzeby analizy wykonane zostały badania przy użyciu skaningowej mikroskopii elektronowej. Ponadto wykorzystano profilometrię w celu określenia parametrów wyjściowych trawienia – szybkości trawienia rezystu i węglika krzemu. Pomiary zrealizowano przed i po usunięciu maski z rezystu. Wyznaczono zakresy głębokości trawienia przy założonej grubości użytego materiału maskującego.

EN

The paper presents an analysis of the durability of three resists on the effect of chlorine plasma. A series of SiC etching processes were carried out, where using PMMA 950, ZEP 520 and HSQ materials the mask was made. As part of the experiments developed, various doses of irradiation were tested. For etching characterization scanning electron microscopy were performed. In addition, to determine the parameters like the etching speed of the resist and silicon carbide, profilometry was used. Measurements before and after removing the mask were realized. Possible etching depth ranges were determined at the assumed thickness of the masking material used.

5

Characterization of Al2O3/4H-SiC and Al2O3/SiO2/4H-SiC MOS structures

Taube A., Guziewicz M., Kosiel K., Gołaszewska-Malec K., Król K., Kruszka R., Kamińska E., Piotrowska A.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2016

|

Vol. 64, nr 3

537--551

EN

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.

6

Simulation and characterization of 4H-SiC JBS diodes irradiated by hydrogen and carbon ions

Sharma R. K., Hazdra P, Popelka S.

International Journal of Microelectronics and Computer Science

|

2015

|

Vol. 6, nr 2

59--63

EN

This paper presents the development and application of simulation models for proton and carbon irradiated 4H-SiC junction barrier Schottky (JBS) diodes. Commercial JBS diode chips were irradiated to the identical depth with different doses of hydrogen and carbon ions. The resulting defects were then identified by deep level transient spectroscopy (DLTS). Comprehensive I-V and C-V measurement performed prior to and after ion irradiation was used for calibration of simulation models. Results show that compared to protons, heavier carbon ions introduce more defects with deeper levels in the SiC bandgap and more stable damage. For the first time, the free carrier concentration profile extracted from CV simulations for irradiated JBS diode has been compared with experimental data. The simulation of irradiated JBS diodes exhibit excellent matching with experimental data and can be very useful for the optimization of SiC power devices. Furthermore, it is shown that the developed model can be used for prediction of the effect of ion irradiation on both the static and dynamic characteristic of PiN diode.

7

Wpływ defektów o głębokich poziomach na wysokość bariery w diodzie Schottky'ego 4H-SiC

Zaremba G., Jung W., Kamińska E., Borysiewicz M., Korwin-Mikke K., Adamus Z.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 9

106-109

PL

W pracy przedyskutowano wpływ defektów o głębokich poziomach na wysokość bariery w diodzie Schottky'ego 4H-SIC. Defekty scharakteryzowano przy pomocy niestacjonarnej spektroskopii głębokich poziomów (DLTS) w rożnych modach. Wyniki pomiarów DLTS zestawiono ze zmierzonymi charakterystykami prądowo-napięciowymi (I-V) oraz rezultatami numerycznej symulacji wpływu koncentracji dominującego defektu na wysokość bariery Schottky'ego. Na potrzeby symulacji wykorzystano zależności na wysokość bariery Schottky'ego z modelu Cowley-Sze. Na podstawie wyników pomiarów oraz symulacji stwierdzono, ze koncentracja dominującego defektu jest zbyt mała aby miała ona znaczący wpływ na wysokości bariery, a różnice w koncentracji tego defektu w poszczególnych strukturach nie tłumaczą, rozrzutu charakterystyk I-V.

EN

This work presents discussion about influence of deep level defects on barrier height of 4H-SiC Schottky diode. Defects were characterized by mean of deep level transient spectroscopy (DLTS) in different modes. Results of DLTS measurements were confronted with measured current-voltage (I-V) characteristics and results of numerical simulation of influence of deep level concentration on Schottky barrier height. Equation for barrier height, from Cowley-Sze model was used as a base for calculation. It seems from results of measurements and simulation that concentration of dominant defect is too small to have significant influence on barrier height. Additionally, differences in concentration of dominant defect in different structures. do not explain spread in measured I-V characteristics.

8

Hall Mobility in 4H-SiC, measurements and Monte Carlo simulation

Woźny J., Donnarumma G., Lisik Z.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 3

23-25

EN

Investigation of Hall Mobility in 4H-SIC done by means of simulation and measurements is presented. The Hall Mobility was calculated by means of Monte Carlo method and measured wilh the Van Der Pauw Approach. We found that simple Monte Carlo approach is yet accurate to retrieve proper shape of Hall Mobility dependence. These results were also confirmed by measurements done on well characterized samples. Results of Monte Carlo method are convergent with measurements and literature results. Thus Monte Carlo approach can be treated as a method for getting robust material parameters.

PL

W artykule przedstawiona jest analiza ruchliwości Halla elektronów w 4H-SIC przeprowadzona jednocześnie przy pomocy pomiarów i symulacji. Ruchliwość Halla została wyliczona przy pomocy metody Monte Carlo a zmierzona za pomocą metody Van der Pauwa. Symulacje wykazały, iż metoda Monte Carlo jest na tyle dokładna, iż nawet przy wykorzystaniu prostych modeli zjawisk poprawnie odzwierciedla zależności ruchliwości od temperatury i poziomu domieszkowania. Wyniki symulacji zostały również potwierdzone pomiarami próbek SiC o dokładnie znanych parametrach. Uzyskane wyniki symulacji są zbieżne z danymi pomiarowymi i wartościami podawanymi w literaturze. Symulacje Monte Carlo można zatem traktować jako wiarygodną metodę określania parametrów półprzewodnika.

9

Wpływ koncentracji donorów na właściwości i koncentrację centrów defektowych w warstwach epitaksjalnych 4H-SiC

Kozubal M.

Materiały Elektroniczne

|

2010

|

T. 38, nr 2

3-9

PL

Przeprowadzono pomiary metodą DLTS czterech próbek zawierających warstwy epitaksjalne 4H-SiC, różniących się koncentracją atomów azotu oraz efektywną koncentracją donorów. Dwie spośród próbek wybranych do badań wpływu koncentracji donorów na właściwości i koncentrację centrów defektowych zawierały warstwy osadzone w ITME, natomiast pozostałe dwie zostały wytworzone w instytucie Naval Research Laboratory (NRL). Na podstawie uzyskanych widm DLTS dla każdej z próbek określono parametry wykrytych pułapek oraz ich koncentrację. Zaproponowano identyfikację wszystkich wykrytych pułapek oraz możliwe modele powstawania typowych dla SiC pułapek Z1/2. Przeprowadzono analizę wpływu atomów azotu na efektywną koncentrację donorów oraz na koncentrację centrów defektowych. Podjęto próbę wyjaśnienia różnicy w stopniu kompensacji dla próbek wytworzonych w ITME i NRL i jej związku z koncentracją centrów defektowych.

EN

The DLTS measurements of four samples with 4H-SiC epitaxial layers with different effective donors concentration was performed. Two samples chosen for investigations of the effect of donor concentration on parameters and concentration of defect centers has epitaxial layers made in ITME and the other two was made in Naval Research Laboratory. Based DLTS spectra for each sample parameters and concentration values was determined. Identification for all detected traps and possible models for typical SiC Z1/2 traps have been proposed. The nitrogen atoms influence on effective donor concentration and defect centers concentration was analyzed. The difference in compensation level for ITME and NRL samples and also its connection with defect centers was tried to explain.

10

Deep-level defects in epitaxial 4H-SiC irradiated with low-energy electrons

Kaminski P., Kozubal M., Caldwell J. D., Kew K. K., Van Mil B. L., Myers-Ward R. L., Eddy C. R. jr., Gaskill D. K.

Materiały Elektroniczne

|

2010

|

T. 38, nr 3-4

26-34

EN

Deep level transient spectroscopy (DLTS) has been applied to study defect centers in the epitaxial layers of nitrogen-doped n-type 4H-SiC before and after the irradiation with a dose of 1.0x1017 cm-2 of 300-keV electrons. It is shown that the minority carrier lifetime in the as-grown epilayers is predominantly affected by the Z1/2 center concentration. The capture cross-section of the Z1/2 center for holes is found to be ˜ 6.0x10-14 cm2. We have tentatively attributed the center to the divacancy VCVSi formed by the nearest neighbor silicon and carbon vacancies located in different (h or k) lattice sites. The substantial increase in the Z1/2 center concentration induced by the low-energy electron irradiation is likely to be dependent on both the residual concentration of silicon vacancies and nitrogen concentration in the as-grown material. Four irradiation-induced deep electron traps with the activation energies of 0.71, 0.78, 1.04 and 1.33 eV have been revealed. The 0.71-eV trap, observed only in the epilayer with a higher nitrogen concentration of 4.0x1015 cm3, is provisionally identified with the complex defect involving a dicarbon interstitial and a nitrogen atom. The 0.78-eV and 1.04-eV traps are assigned to the carbon vacancy levels for VC (2-/-) and VC (-/0), respectively. The 1.33-eV trap is proposed to be related to the dicarbon interstitial.

PL

Niestacjonarną spektroskopię pojemnościową (DLTS) zastosowano do badania centrów defektowych w domieszkowanych azotem warstwach epitaksjalnych 4H-SiC typu n przed oraz po napromieniowaniu dawką elektronów o energii 300 keV, równą 1,0x1017 cm3. Pokazano, że czas życia mniejszościowych nośników ładunku w warstwach nienapromieniowanych jest zależny głównie od koncentracji centrów Z1/2. Stwierdzono, że przekrój czynny na wychwyt dziur przez te centra wynosi ˜ 6x1014 cm2. W oparciu o dyskusję wyników badań przedstawionych w literaturze zaproponowano konfigurację atomową centrów Z1/2. Stwierdzono, że centra te są prawdopodobnie związane z lukami podwójnymi VCVSi, utworzonymi przez znajdujące się w najbliższym sąsiedztwie luki węglowe (VC) i luki krzemowe (VSi) zlokalizowane odpowiednio w węzłach h i k lub k i h sieci krystalicznej 4H-SiC. Otrzymane wyniki wskazują, że przyrost koncentracji centrów Z1/2 wywołany napromieniowaniem elektronami o niskiej energii zależny jest zarówno od koncentracji luk krzemowych, jak i od koncentracji azotu w materiale wyjściowym. Wykryto cztery pułapki elektronowe charakteryzujące się energią aktywacji 0,71 eV, 0,78 eV, 1,04 eV i 1,33 eV powstałe w wyniku napromieniowania. Pułapki o energii aktywacji 0,71 eV, które wykryto tylko w warstwie epitaksjalnej o większej koncentracji azotu równej 4x1015 cm-3, są prawdopodobnie związane z kompleksami złożonymi z atomów azotu i dwóch międzywęzłowych atomów węgla. Pułapki o energii aktywacji 0,78 eV i 1,04 eV przypisano lukom węglowym znajdującym się odpowiednio w dwóch różnych stanach ładunkowych VC(2-/-) i VC(-/0). Pułapki o energii aktywacji 1,33 są prawdopodobnie związane z aglomeratami złożonymi z dwóch międzywęzłowych atomów węgla.

11

Charakteryzacja diod p-i-n wytworzonych metodą implantacji warstw epitaksialnych 4H-SiC jonami glinu

Kwietniewski N., Pazio K., Sochacki M., Szmidt J., Droździel A., Kulik M., Prucnal S., Pyszniak K., Rawski M., Turek M., Żuk J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2009

|

Vol. 50, nr 6

32-35

PL

W pracy opisano wytwarzanie i charakteryzację diod p-i-n wytwarzanych w strukturach epitaksjalnych 4H-SiC. W celu uzyskania warstw typu p⁺ wykonano 4-krotną implantację jonami Al przy całkowitej dawce 7,1 · 10¹⁴ cm⁻2² dla uzyskania prostokątnego rozkładu głębokościowego. Implantację prowadzono przy temperaturze tarczy 500°C z użyciem implanatora jonów UNIMAS wyposażonego w plazmowe źródło jonów naszej konstrukcji. Zaimplantowany materiał został następnie wygrzany w argonie przez 20 min. w t = 1600°C. Przeprowadzono badania rozkładów głębokościowych SIMS oraz rozpraszania mikro-ramanowskiego. Z pomiarów metodą c-TLM wyznaczono wartości rezystancji charakterystycznej kontaktów. Pomiary Halla wykazały, że koncentracja nośników w warstwie implantowanej p⁺ o grubości 350 nm zawiera się w przedziale 3...4 · 10¹⁸ cm⁻³ Gęstość prądu wytworzonych diod osiąga maksymalną wartość 220 A/cm² przy polaryzacji w kierunku przewodzenia 10 V, natomiast napięcie przebicia zawiera się w granicach 550...600 V.

EN

We report on fabrication and characterization of 4H-SiC p-i-n diodes. In order to obtain p⁺ -type layer, a four energy Al box-like profile was implanted with atotal fluence of 7,1 • 10 ¹¹ cm ⁻² at 500°C, using the UNIMAS ion implanter equipped with a plasma ion source of our construction. Implanted material was subsequently annealed for 20 min at 1600°C in argon. SIMS depth profiling and micro-Raman scattering investigations we re performed. The values of specific contact resistance were determined by the c-TLM method. The performed Hall measurements have shown that 350 nm thick p⁺ layers are characterized by carrier concentration of 3...4 • 10 ¹⁸ cm ⁻³. The fabricated diodes have probed forward current density up to 220 A/cm² at 10 V forward drop and 550...600 V breakdown voltages.

12

Wpływ trawienia podłoży 4H-SiC na epitaksje GaN

Caban P., Kościewicz K., Strupiński W., Pągowska K., Ratajczak R., Wójcik M., Gaca J., Turos A., Szmidt J.

Materiały Elektroniczne

|

2008

|

T. 36, nr 4

5-16

PL

Przedstawiono wyniki prób osadzania azotku galu na podłożach z węglika krzemu w technologii epitaksji ze związków metalorganicznych w fazie pary w obniżonym ciśnieniu (LP MOVPE). W szczególności zbadano wpływ trawienia podłoży oraz ich odchylenia od osi (0001) na morfologię powierzchni oraz strukturę krystalograficzną osadzanego GaN. Stwierdzono, że trawienie podłoży ma wpływ na chropowatość powierzchni warstw epitaksjalnych, ale również poprawia strukturę krystalograficzną. Warstwy GaN zostały scharakteryzowane przy wykorzystaniu pomiarów AFM, HRXRD, RBS oraz pomiaru efektu Hall'a. Zaobserwowano, że najbardziej odpowiednim z analizowanych podłoży do epitaksji GaN jest 4H-SJC są te, które nie mają odchylenia od osi kryształu (0001).

EN

The influence of surface preparation and off-cut of 4H-SiC substrates on morphological and structural properties of GaN grown by low pressure metalorganic vapour phase epitaxy was studied. Substrate etching has an impact on the surface roughness of epilayers and improves its crystal quality. The GaN layers were characterized by AFM, HRXRD, RBS/channelling and Hall effect measurements. It was observed that on-axis 4H-SiC is most suitable for GaN epitaxy and that substrate etching improves the surface morphology of epilayer.

13

Comparison of 4H-SiC and 6H-SiC MOSFET I-V characteristics simulated with Silvaco Atlas and Crosslight Apsys

Stęszewski J., Jakubowski A., Korwin-Pawlowski M. L.

Journal of Telecommunications and Information Technology

|

2007

|

nr 3

93-95

EN

A set of physical models describing silicon carbide with fitting parameters is proposed. The theoretical I-V output and transfer characteristics and parameters of MOS transistors were calculated using Silvaco Atlas and Crosslight Apsys semiconductor device simulation environments.