碳化硅压力传感器欧姆接触电阻率的测量方法

鉴于碳化硅离子扩散系数低、杂质离化能高,难以形成可靠的欧姆接触,为了解决碳化硅压力传感器芯片的高温欧姆接触可靠性问题,对其电阻率测量问题进行探讨。通过对T-LTM测试原理的介绍与分析,结合芯片生产工艺流程,制备Ni/Au电极与N型碳化硅的T-LTM测试图形,在氮气氛围下进行了700℃和1000℃的合金实验。最终实验结果显示合金温度对I-V线性关系的显著影响,结合T-LTM测试分析,测定接触电阻率值,验证是否形成良好的欧姆接触。该研究为碳化硅压阻式高温压力传感器的开发提供了技术参考。

用于GaN CMOS集成技术的p型GaN欧姆接触研究

通过金属叠层结构、蒸发-合金工艺条件的优化调整,实现了低接触电阻率、高稳定的p型GaN欧姆接触技术,并研究分析了电极金属在合金过程中的扩散行为。测试结果显示,改进后的p型GaN欧姆接触电阻为11.9Ω·mm,比导通电阻率为3.9×10^(-5)Ω·cm^(2),同时在250℃以内的高温环境中欧姆特性不会发生退化。在此基础上,采用低损伤凹槽栅刻蚀、叠层栅介质沉积等工艺研制出增强型p沟道GaN晶体管器件,器件的阈值电压为-1.2 V(V_(GS)=VDS,IDS=10μA/mm),漏极电流密度为-5.6 mA/mm,导通电阻为665Ω·mm(V_(GS)=-8 V,V_(DS)=-2 V)。优异的p型GaN欧姆接触技术为高性能GaN p沟道器件的研制以及GaN CMOS集成技术的小型化、智能化、高速化发展奠定了重要基础。

重掺杂p型SiC晶片Ni/Al欧姆接触特性

系统研究了Al和Ni/Al两种金属体系在重掺杂p型SiC晶片上的欧姆接触特性和电学性质。利用X射线衍射、扫描电子显微镜和综合物性测量系统对这两种电极表面的微观结构和样品的电学性质进行了表征。结果表明:在真空环境下经过800℃退火后Al电极可呈现出欧姆接触行为,其比接触电阻率为1.98×10^(-3)Ω·cm^(2),退火处理后Al电极与SiC在接触界面形成化合物Al_(4)C_(3),有助于提高接触界面稳定性。在Ni/Al复合体系中,当Ni金属层厚度为50 nm时,其比接触电阻率显著降低至4.013×10^(-4)Ω·cm^(2)。退火后Ni与SiC在接触界面生成的Ni_(2)Si有利于欧姆接触的形成和降低比接触电阻率。研究结果可为开发液相法生长的p型SiC晶片电子器件提供参考。

p型InGaAs薄层半导体欧姆接触特性分析

从电流在金属和半导体界面的拥堵效应出发,依据圆形传输线模型(CTLM)推导出适用于金属和薄层半导体间欧姆接触电阻率的表达式。利用四探针电阻测量法、高导电性下小电流密度测试法以及对薄膜电阻和传输线长度采用非线性拟合的方法获得薄层半导体与金属之间高精度的欧姆接触电阻和电阻率测试结果。研究了Zn掺杂浓度和合金温度对p型InGaAs薄层半导体欧姆接触特性的影响。研究发现:在相同合金温度下,掺杂浓度为1.94×10^(19)cm^(-3)时,样品的欧姆接触电阻率小于掺杂浓度为1.52×10^(19)cm^(-3)的样品,即提高p型InGaAs薄层半导体Zn掺杂浓度有利于半导体和金属Ti/Pt/Au形成良好的欧姆接触;相同Zn掺杂浓度的p型InGaAs薄层半导体,在经过光刻、等离子体去胶、湿法腐蚀等前道工艺后,合金温度为410℃的样品欧姆接触电阻率小于合金温度为380℃的样品,即可通过提高合金温度改善半导体与金属之间的欧姆接触特性。

SiC激光退火欧姆接触模拟分析及实验研究

实现高可靠性、低电阻欧姆接触是获得高性能SiC功率半导体器件的前提,其直接决定功率器件的能耗水平。激光退火凭借局域化、温升快、控制灵活、精度高、连续能量输出稳定等优点,成为SiC功率器件的新一代主流退火技术。总结了近年来国内外SiC功率器件激光退火研究进展,详细模拟分析了激光退火原理中光热传输特性,设计了355 nm紫外激光退火实验系统,对Ni/SiC进行了激光退火实验,在激光能量密度为2.55 J/cm^(2)条件下,比接触电阻为9.49×10^(-5)Ω·cm^(2)。研究结果对SiC功率器件激光退火欧姆接触性能提升提供了理论和数据支撑。

SiC光导开关欧姆接触制备与性能研究

Ni/W膜层作为SiC光导开关的欧姆接触膜系,具有接触电阻低、热稳定性好、抗烧蚀能力强等优良性能。通过接触势垒分析、难熔金属选择、欧姆接触膜系优化、热稳定性以及抗烧蚀性能的研究,优选出W膜层作为难熔金属的最佳膜层,此时击穿电压达到了23 kV,Ni/W膜层厚度为100 nm/100 nm~100 nm/150 nm时,比接触电阻率降低到1.6×10^(-4)Ω·cm^(2),且在后续试验验证中,Ni/W膜层表现出良好的高温稳定性及抗大电流烧蚀性能。

PTC热敏电阻欧姆接触用铝浆的研制

欧姆接触是目前PTC热敏电阻铝浆存在的主要问题。笔者研究了玻璃化学成分、铝粉及抗氧化剂、烧结工艺对PTC热敏电阻欧姆接触的影响,结果表明,合适的玻璃化学成分,合适的铝粉粒度及生产厂家、合适的抗氧化剂是PTC热敏电阻与铝浆形成欧姆接触的关键因素。优化有机载体配方,选用合适配方的玻璃粉,合适粒度及生产厂家的铝粉,合适的抗氧化剂所得铝浆料的印刷性能、厚度、附着力、欧姆接触的阻值等各项指标符合客户要求。

氮化镓功率电子器件上欧姆接触电极研究进展

GaN基功率电子器件已经被应用在电子产品、电气设备和充电器等领域。如何进一步提高现有GaN基功率器件性能是接下来研究的重点。其中,金属/GaN界面上较大的欧姆接触电阻一直是影响器件性能及可靠性的一个问题。该文综述总结近年来在GaN基功率器件结构中的欧姆接触电极及不同类型欧姆接触方案的研究成果。在简要介绍几种典型的功率电子器件结构中的欧姆接触之后,将分别讨论n型GaN、p型GaN、Al GaN/GaN异质结上的欧姆接触,以及对于无金欧姆接触技术的各种尝试和成果。最后,对未来的发展趋势作出展望。

TiN、Ti插入层对ITO与GaN欧姆接触性能影响的研究

透明半导体铟锡氧化物(ITO)作为电极能够降低光导开关电极边缘电流集聚效应和提高脉冲激光的利用率。本文通过在ITO与GaN界面之间分别插入10 nm的Ti与TiN,研究Ti、TiN对ITO与GaN欧姆接触性能的影响。I-V测试结果表明,随着退火温度升高,插入TiN的光导开关一直保持欧姆接触特性,而插入Ti的光导开关由欧姆接触转变为肖特基接触。通过TEM测试发现,当以Ti作为插入层时,ITO通过插入层向插入层与GaN的界面扩散,在接触界面形成Ti的氧化物及空洞。透射光谱显示,不同退火温度下插入Ti层的透过率均低于38.3%,而以TiN作为插入层时透过率为38.8%~55.0%。因此含有TiN的光导开关具有更稳定的电学性能和更高的透过率,这为GaN光导开关在高温高功率领域的应用提供了参考。

Ag与p型GaP欧姆接触的表面特性分析

在p型GaP表面制作Ag电极,并利用退火环境令金属和半导体的接触界面产生良好的欧姆接触。通过扫描电子显微镜(SEM)、俄歇电子能谱(AES)以及X射线光电子能谱(XPS)的表征分析与对比,研究了不同退火环境对欧姆接触表面特性的影响。结果表明:退火时间过短,获得能量自由移动的原子移动面积小,不利于提高样品表面致密性;退火温度过高,欧姆接触表面的晶粒又容易发生球聚现象,造成样品表面的粗糙程度加剧。另外,在退火过程中,发生的相互扩散、形成化合物和合金相以及氧化反应也会对欧姆接触表面特性产生影响。其中,氧化反应较其他反应更为剧烈,对比接触电阻率的影响更大。因此,适宜的退火环境和有效控制氧化反应是增强欧姆接触性能的关键。

Ag/p-GaN欧姆接触的图形化及表面处理工艺研究

研究了Ag/p-GaN欧姆接触的工艺,得到较为优化的工艺方法并应用于器件制备。分别采用直接剥离Ag、氧等离子体去底胶后剥离Ag和湿法腐蚀Ag三种工艺制备Ag图形,对比了三种工艺样品的粘附性及接触电性,发现直接剥离Ag工艺存在Ag脱落问题,去底胶后剥离Ag工艺无法形成欧姆接触,而腐蚀后退火的样品则可以实现较好的粘附和较佳电性;通过XPS分析了不同工艺对接触特性影响的机理。进一步,对比优化了Ag蒸发前表面化学处理工艺,结果表明酸性溶液处理或碱性溶液处理可以有效降低欧姆接触电阻率,酸性溶液处理略优。优化后的欧姆接触工艺可应用于可见光及深紫外LED器件制备,器件电学性能如下:在40 A/cm~2电流密度下,蓝色发光二极管电压为2.95 V,紫外发光二极管电压为6.01 V。

银浆组成对硅太阳电池丝网印刷欧姆接触的影响

通过作图的传输线法测定比接触电阻率,定量地研究硅太阳电池正面电极用银导电浆料中银粉颗粒大小和玻璃相组成对银电极/硅表面欧姆接触的影响。结果表明,随着银导电浆料中银粉颗粒尺寸的增大比接触电阻下降,形成较好的欧姆接触;当玻璃相中铅含量增加时,在一定的烧结温度下,比接触电阻率减小。

单晶硅太阳能电池硅与电极间的欧姆接触

通过样品横断面金相观察 ,TG -DTA及X -射线衍射分析 ,证明单晶硅与银浆、铝浆 (银铝浆 )在烧结过程中形成合金 ,消除硅与电极间的肖特基势垒 。

Ti/Al/Ti/Au与AlGaN欧姆接触特性

研究了溅射 Ti/ Al/ Ti/ Au四层复合金属与 Al Ga N / Ga N的欧姆接触特性 ,并就环境温度对欧姆接触特性的影响进行了分析研究 .试验证实 :溅射的 Ti/ Al/ Ti/ Au与载流子浓度为 2 .2 4× 10 1 8cm- 3的 Al Ga N之间在室温下无需退火即可形成欧姆接触 .随快速退火温度的升高接触电阻降低 .快速退火时间 30 s已可实现该温度下最佳欧姆接触 .当工作温度不高于 30

金属/n型AlGaN欧姆接触

用传输线模型对 n型 Al Ga N(n- Al Ga N)上 Au/ Pt/ Al/ Ti多金属层欧姆接触进行了接触电阻率的测量 .在85 0℃退火 5 min后 ,测得欧姆接触电阻率达 1.6× 10 - 4Ω· cm2 .经 X射线衍射分析 ,Au/ Pt/ Al/ Ti/ n- Al Ga N界面固相反应得出在 5 0 0℃以上退火过程中 ,Al Ga N层中 N原子向外扩散 ,在 Al Ga N表面附近形成 n型重掺杂层 ,导致欧姆接触电阻率下降 ;随退火温度的升高 ,N原子外扩散加剧 ,到 80 0℃以上退火在 Au/ Pt/ Al/ Ti/ n- Al Ga N界面形成 Ti2 N相 。

n型6H-SiC体材料欧姆接触的制备

本文报道了采用Au／NiCr在n型6H－SiC体材料上制备欧姆接触的实验结果，依次蒸发NiCr合金（重量百分比为80％Ni：20％Cr）和金层，高温退火后形成欧姆接触，用改进的四探针法测得最小比接触电阻为8．4×10-5·cm2．达到了应用的要求．

高反射率p-GaN欧姆接触电极

根据光学薄膜原理计算了GaN/Ti/Ag、GaN/Al和GaN/Ni/Au/Ti/Ag、GaN/Ni/Au/Al多层电极结构的反射率,得出Ag基和Al基反射电极均能在全角范围内提供较高的反射率。实验测量结果表明,反射率能高于80%的Ag基反射电极,具有低欧姆接触的电学特性。并将GaN/Ni/Au/Ti/Ag多层反射电极应用在上下电极结构的GaN基LED中。实验上采用两步合金法获得了低接触电阻、高反射率的电极结构,并引入Ni/Au覆盖层克服了Ag高温时的团聚和氧化现象。解决了Ag电极的稳定性问题,显著地提高了LED的出光效率,成功制备了具有上下电极结构的GaN基LED管芯。

欧姆接触镍电极的研究

对镍电极浆料进行了实验研究。材料配方的选择和工艺的优化是实验的关键。实验中用玻璃粉和硼粉作为镍电极浆料的粘合剂和抗氧化剂,其中镍粉的质量分数不得低于65%,研制出的镍浆料可在大气中于810°C烧结在PTC等半导瓷上构成电极。通过扫描电镜(SEM)可以发现镍电极能牢固地附着在陶瓷体上并具有良好的欧姆接触性能。

p型GaAs欧姆接触性能研究

为了研究半导体光电器件p-GaAs欧姆接触的特性,利用磁控溅射在p-GaAs上生长Ti厚度在10-50 nm范围、Pt厚度在30-60 nm范围的Ti/Pt/200 nm Au电极结构。利用传输线模型测量了具有不同的Ti、Pt厚度的Ti/Pt/200 nm Au电极结构接触电阻率,研究了退火参数对欧姆接触性能的影响,同时分析了过高温度导致电极金属从边缘向内部皱缩的机理。结果表明,Ti厚度为30 nm左右时接触电阻率最低,接触电阻率随着Pt厚度的增加而增加;欧姆接触质量对退火温度更敏感,退火温度达到510℃时电极金属从边缘向内部皱缩。采用40nm Ti/40 nm Pt/200 nm Au作为半导体光电器件p-GaAs电极结构,合金条件为420℃,30 s可以形成更好的欧姆接触。

Ti／Al／Ni／Au与n型GaN的欧姆接触研究

通过电流-电压(I—V)特性和传输线方法(TLM)测量研究在n型CaN上淀积Ti／Al／Ni／Au电极形成欧姆接触的机制。Ni／Au作为Ti／Al的覆盖层起了阻止Ti，Al，Au的互扩散及抗接触层氧化的作用。在400℃到900℃范围内，Ti／Al／Ni／Au与n型GaN的接触电阻随温度升高先略有上升，到500℃以后单调下降。而表面形貌却在合金温度高于600℃以后随温度升高逐步变差。通过两步合金法得到了n—GaN上Ti／Al／Ni／Au形成的接触电阻低达9．65×10^-7Ωcm^2。最后还对两步合金法形成n—GaN欧姆接触的机制进行了讨论。