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제안 방법
- Al, Pd을 열처리하 면 SiC 에피층 속으로 금속이 확산되고 p형 캐리 어가 형성되어 쇼트키 가장자리에 집중되는 전계 를 완화시켜 줄 것으로 기대된다. 이후, SiC기판 뒷면에 전자빔 증착장비를 이용하여 Ni/Ti 오믹금 속을 증착하고 RTP 장치을 이용하여 질소분위기, 900。(3의 온도에서 90초간 열처리 한 후[8], 금속 표면의 산화를 방지하기 위하여 Ti/Au 금속을 증 착하였다. 오믹접촉 특성은 소자의 특성에 영향을 미치므로 오믹 접촉저항을 낮추는 것이 중요하다.
- 고전압 특성을 갖는 SiOSBD를 제작하기 위하 여 Al, Pd으로 금속 가드 링을 형성하여 가드 링 금속과 열처리 시간에 대한 항복전압 의존성을 조 사하였다. SiC-SBD의 항복전압은 가드 링을 형성 하는 금속의 종류와 열처리 온도에 크게 의존했으 며, 가드 링 금속이 A1 이고, 열처리 온도가 높을수 록 높은 항복전압 특성을 나타냈다.
- 본 연구에서는 FLR구조를 갖는 SiC-SBD제작 에서 이온주입 공정을 대체할 수 있는 쇼트키 금 속과 다른 제 2의 금속으로 가드 링 (MGR; metal guard ring)을 형성 하여 가드 링 금속의 종류와 가 드 링 금속의 열처리 시간에 따른 항복전압 의존 성을 조사하였다.
- 그림 2(a)는 3 의 산화막 중첩폭을 갖는 FP 구조를 갖는 SiC-SBD에 대한 전계분포를 나타내는 SILVACO ATLAS를 이용한 2차원 시뮬레이션 결과이다. 여기서 금속 가드 링 구조를 갖는 SiC- SBD에 대하여 시뮬레이션하지 않은 것은 금속 확 산에 의한 정확한 캐리어 농도를 예측할 수 없기 때문에 동일한 조건에 대하여 시뮬레이션 할 수 없으므로 유사한 구조를 갖는 산화막이 중첩된 FP 구조를 갖는 SiC-SBD에 대하여 시뮬레이션을 실 시하였다. 시뮬레이션을 위한 파라미터는 1200 V 급 SiC-SBD제작을 위한 최적화된 값을 적용하였 고, 5000 A의 산화막, 3x1(产 cm「3의 도핑농도와 10 卩m 이동층 두께 값을 사용하였다.
- 웨이퍼를 세정한 후에 전자빔 증착장비 (electron beam evaporator)# 이용하여 금 속 가드 링을 형성하기 위한 금속을 증착하였다. 이온주입 효과를 얻기 위하여 가드 링 금속은 쇼 트키 금속이 아닌 Al, Pd을 증착하여 RTP (rapid thermal process) 장치로 900 °(3에서 5분, 10분간 을 열처리 하였다. 가능한 높은 온도에서 열처리하 는 것이 가드 링 금속의 확산을 촉진시키기 위하 여 바람직하지만, RTP의 성능 한계 때문에 본 실 험에서는 900 °C로 고정하였다.
- 오믹접촉 특성은 소자의 특성에 영향을 미치므로 오믹 접촉저항을 낮추는 것이 중요하다. 이후, 쇼트키 전극 (아노드)을 형성하기 위하여 Ni/Ti/Au 금속을 증착하고, 쇼트키 금속의 접착력 을 향상시키기 위하여 질소 분위기, 400 °C의 낮은 온도에서 30초간 열처리 하였다. 제작된 금속 가드 링 구조를 갖는 SiC-SBD의 전기 적 특성 은 패 키징 되지 않은 웨이퍼 상태에서 HP-4156 Semi conductor Parameter Analyzer와 Tektronix 310 Curve Tracer를 사용하여 평가되었다.
대상 데이터
- SiOSBD는 캐소드, SiC기판, 이동층, 아노드, 금속 가드 링으 '로 구성되어 있다. SiC기판은 4H n*-SiC 기판위에 10 例 두께 의 질소 (nitrogen) 도핑된 n형 에 피 웨 이퍼를 사용하였다. SiC기판의 비저항은 0.
- 이렇게 소자의 크 기가 증가함에 따라 항복전압이 감소하는 것은 SiC기판의 마이크로 파이프 밀도, 이동층에 존재하 는 결함밀도와 관련이 있다. 본 연구에서 사용한 SiC기판의 마이크로 파이프 밀도는 50개/cm? 이므 로 200x200 Mm? 면적 내에 2개의 마이크로 파이프 가 존재할 확률이 있다는 것을 의미하고, 소자의 면적이 증가하면 증가할수록 마이크로 파이프가 존재할 확률이 높아져 항복전압이 낮아지는 것이 다. 이와 같이 A1 으로 가드 링을 형성하여 SiC- SBD를 제작하면 높은 항복전압을 얻을 수 있으며, Pd고卜 같은 전이 금속 (Ni, Pd, Pt, Rh, Co)보다는 Al과 같은 3족 금속 (B, Al, Ga, In, Tl)으로 가드 링을 형성하는 것과 높은 온도에서 장시간 열처리 하여 금속의 확산을 깊게 하는 것이 높은 항복전 압을 얻는데 유리할 것이다.
- 여기서 금속 가드 링 구조를 갖는 SiC- SBD에 대하여 시뮬레이션하지 않은 것은 금속 확 산에 의한 정확한 캐리어 농도를 예측할 수 없기 때문에 동일한 조건에 대하여 시뮬레이션 할 수 없으므로 유사한 구조를 갖는 산화막이 중첩된 FP 구조를 갖는 SiC-SBD에 대하여 시뮬레이션을 실 시하였다. 시뮬레이션을 위한 파라미터는 1200 V 급 SiC-SBD제작을 위한 최적화된 값을 적용하였 고, 5000 A의 산화막, 3x1(产 cm「3의 도핑농도와 10 卩m 이동층 두께 값을 사용하였다.
- 이후, 쇼트키 전극 (아노드)을 형성하기 위하여 Ni/Ti/Au 금속을 증착하고, 쇼트키 금속의 접착력 을 향상시키기 위하여 질소 분위기, 400 °C의 낮은 온도에서 30초간 열처리 하였다. 제작된 금속 가드 링 구조를 갖는 SiC-SBD의 전기 적 특성 은 패 키징 되지 않은 웨이퍼 상태에서 HP-4156 Semi conductor Parameter Analyzer와 Tektronix 310 Curve Tracer를 사용하여 평가되었다.
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