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제안 방법
- (d) 에칭된 시편으로 (a)시편의 마이크로 파이프, 조개모양의 에피핏 그리고 육각형과 둥근 에치핏을 볼 수 있다. 450 ℃ KOH 용액으로 화학적 에칭을 하여결함을 관찰하였다.
- 조사였다. SiC 에 피텍셜 성 장층을 이용하여 쇼트키 다이오드를 만들어 I-V, C-V특성을 비롯한 전기적 특성을 분석하여 MESFET의 응용가능성을 보았다.
- Step-bunchinge 에 피텍 셜층 성 장시 발생하며, 이러한 현상은 몇 개의 작은 스텝이 큰 스텝으로 합쳐지는 현상으로 에피텍셜층의 특성 에 영향을 미 친다[1 이. SiC 에 피텍셜 성장층의 성장률에 따른 표면상태와 결함밀도의 연관성을 조사하였다. 그림 3(c)와 같이 높은 성장률(100 nm/h)을 가지는 SiC 에피텍셜 성장층은 micro pipes와 개 재물(inclusions) 그리고 기공(swallow pores) 등의 결함들이 많이 관찰되었다.
- SiC 에피텍셜 성장층의 전기적 특성을 측정하기 위하여 반도체 계수분석기 (Agilent 5166C)를 이용하여 다이오드 특성을 측정하였다. 그림 5와 같이 SBD(Schottky Barrier Diode)의 구조로 만들기 위해 상부 전극으로 사용할 Ni(as deposited)을 E-beam evaporator를 이용하여 쇼트키 접합(schottky contact)을 시켰고, 하부 전극은 Ni(annealed)을 오믹 접합 (ohmic contact) 하기 위해서 E-beam evaporators.
- SiC 에피텍셜 성장층의 전기적 특성을 측정하기 위하여 반도체 계수분석기(Agilent 5166C)를 이용하여 다이오드 특성을 알 수 있었다. 또한 고정밀 임피던스 측정기 (Agilent 4294A)를 이용하여 정전 용량을 측정하였고, 이 결과로 캐리어 밀도와 공핍층을 계산하였다.
- Su 등은 SiC 상에 증착시킨 Ni 금속은 열처리 전에는 쇼트키 접합을 보이다가 900 ℃ 열처리 후에는 오믹 접합으로 변환됨을 보고 하였다[11]. 고정밀 임피던스 측정기(Agilent 4294A)를 이용하여 정전 용량을 측정하였고, 측정된 값을 이용하여 캐리어 밀도와 공핍층의 두께를 계산하였다[12].
- 다이오드 특성을 측정하였다. 그림 5와 같이 SBD(Schottky Barrier Diode)의 구조로 만들기 위해 상부 전극으로 사용할 Ni(as deposited)을 E-beam evaporator를 이용하여 쇼트키 접합(schottky contact)을 시켰고, 하부 전극은 Ni(annealed)을 오믹 접합 (ohmic contact) 하기 위해서 E-beam evaporators. 증착 후 RTP(Rapid Thermal Process) 를 이용하여 900 X:에서 열처리 하였다.
- 사용하였다. 또한 결함을 관찰하기 위해서 KOH 용액을 450 ℃에서 10분간 유지시켜 화학적 에칭을 실시하였고, 노말스키 모드에서 관찰하였다. 박막두께 측정기(Dektak 3st)를 이용하여 브}막의 스텝(step) 높이와 넓이 그리고 step-bunching 을 측정하였다.
- 다이오드 특성을 알 수 있었다. 또한 고정밀 임피던스 측정기 (Agilent 4294A)를 이용하여 정전 용량을 측정하였고, 이 결과로 캐리어 밀도와 공핍층을 계산하였다.
- 또한 결함을 관찰하기 위해서 KOH 용액을 450 ℃에서 10분간 유지시켜 화학적 에칭을 실시하였고, 노말스키 모드에서 관찰하였다. 박막두께 측정기(Dektak 3st)를 이용하여 브}막의 스텝(step) 높이와 넓이 그리고 step-bunching 을 측정하였다.
- 이 방법은 승화 에피텍셜[3] 또는 승화 샌드위치 (sandwich)라 불린다[4]. 본 실험에서 사용된 CST 방법의 특징은 유독가스를 사용하지 않고, 수평로를 이용하여 일반적인 승화법과는 다른 열 구배를 가지도록 했으며 기판과 소스를 1 mm정도로 이격시켜 짧은 시간에 양질의 에 피텍 셜 성 장막을 얻을수 있는 것이다[5-9].
- 본 연구는 CST방법으로 SiC 에피텍셜 성장층을 내부 결함이 없는 균일하고 두꺼운 에피텍셜 성장층으로 얻을 수 있었고, 성장 시 성장변수를 제안하고 조건별 표면형상과 성장률을 조사였다. SiC 에 피텍셜 성 장층을 이용하여 쇼트키 다이오드를 만들어 I-V, C-V특성을 비롯한 전기적 특성을 분석하여 MESFET의 응용가능성을 보았다.
- 본 연구에는 위험요소를 개선하고자 기존의 일반적인 승화법(2)을 수정한 CST방법을 사용하였다. 이 방법은 승화 에피텍셜[3] 또는 승화 샌드위치 (sandwich)라 불린다[4].
- 본 연구에서 성장시키는 SiC 에피텍셜 성장층을 이용하여 MESFET 소자 적용을 살펴보았다. MESFET 소자 응용을 위해서는 선택적인 에피텍셜 성장층을 이용하여 Schottky(쇼트키) 다이오드를 구현해야 하므로다음과 같이 단위 소자가 제작 되었다.
- 그림 8. 선택적언 SiC 에피텍셜층을 얻기 위해 탄소마스크를 이용하여 마이크로 패턴을 얻었다.
- 성장 스텝의 흐름에서 비롯되는 step-bunching 은 박막두께 측정 기①ektak 3st)와 AFM으로 측정하였다. 에피텍셜층 성장 시 반응로의 압력이 감소할 때, SiC 에 피텍셜 성 장층에서 step-bunchinge] 넓이와 높이는 감소함을 보였다.
- PR(Photoresist)을 4H-SiC(0001) 기판위에 스핀코팅 하고 마스크얼라이 너 (ABM mask aligner) 와 5-inch 마스크를 이용하여 UV에 노광시켰다. 이 후 develop 공정을 실시하고 RTP 시스템을 이용하여 Ar 분위기에서 PR을 탄화시켜 수 마이크로 패턴의 탄소마스크를 만들고, 이 패턴위에 SiC 에피텍셜층을 성장시켰다. 이후 산화로를 이용하여 탄소마스크 패턴을 산화시켜 선택적인 에피텍셜 성장층을 얻었고, 그 두께는 1 μm였다[그림 8], 즉, 두께가 수 마이크로인 탄소마스크를 이용하여 마이크로 패턴위에 선택적인 에피텍셜층을 성장시킬 수 있었다.
- 조건을 달리한 CST방법으로 승화 증착 시 에피텍셜층의 성장률과 특성을 조사하였다. 낮은 성장률(30 Jim/h)을 보이는 에 피텍 셜 성 장층의 에칭된 표면에서 낮은 EPD(2000 /cnf 이호]")와 낮은 MPD (2 /cirf)를 보였고, 높은 성장률을 보이는 SiC 에피텍셜 성장층에서는 높은 EPD(3500 /cnf 이하)와 높은 MPD(500 /cuf 이하)를 보였다.
- 그림 5와 같이 SBD(Schottky Barrier Diode)의 구조로 만들기 위해 상부 전극으로 사용할 Ni(as deposited)을 E-beam evaporator를 이용하여 쇼트키 접합(schottky contact)을 시켰고, 하부 전극은 Ni(annealed)을 오믹 접합 (ohmic contact) 하기 위해서 E-beam evaporators. 증착 후 RTP(Rapid Thermal Process) 를 이용하여 900 X:에서 열처리 하였다. J.
대상 데이터
- 이 디자인은 다량의 에피텍셜층 형성 시스템에 응용할 수 있도록 제작한 것이다. 8° off-axis를 가지는 상용화 4H~SiC(0001) wafer를 기판으로 사용하고 6H-SiC분말을 소스로 사용 하였다. 소스와 기판의 온도는 서로 다르며 도가니의 구조로써 온도 구배를 주었다.
- SiC 에 피텍셜 성 장층과 Ni을 이용하여 SBD를 제작하였고, 전형적인 다이오드 곡선과 1.4xl018 cnf3 의 Nd 값을 얻었다.
이론/모형
- CST 승화법을 이용하여 4H-SiC(0001) 기판 위에 SiC 에피텍셜 성장층을 얻었으며 본 실험에서 사용한 수평로의 구조는 그림 1에 나타내었다. 기판은 서셉 터 (susceptor) 위에 위치 하며 , 반응로를 보호하기 위해 다공성 graphite 안에 susceptor를 설치했다.
- 2. Schematic diagram of the process procedure for SiC epitaxial growth by the Close Space Technique (CST) method. Displayed are the process temperature (Temp) and the process pressure as a function of process time.
- SiC 에 피텍 셜 성 장층의 표면 상태를 관찰하기 위하여 광학현미경의 노말스키 (normarski) 모드와 AFM을 사용하였다. 또한 결함을 관찰하기 위해서 KOH 용액을 450 ℃에서 10분간 유지시켜 화학적 에칭을 실시하였고, 노말스키 모드에서 관찰하였다.
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