[논문]Al 이온 주입된 p-type 4H-SiC에 형성된 Ni/Ti/Al ohmic contact의 특성

주성재; 송재열; 강인호; 방욱; 김상철; 김남균

Al 이온 주입된 p-type 4H-SiC에 형성된 Ni/Ti/Al ohmic contact의 특성
Characteristics of Ni/Ti/Al ohmic contact on Al-implanted 4H-SiC 원문보기

주성재 (한국전기연구원) , 송재열 (동의대학교) , 강인호 (한국전기연구원) , 방욱 (한국전기연구원) , 김상철 (한국전기연구원) , 김남균 (한국전기연구원)

Ni/Ti/Al multilayer system was tested for low-resistance ohmic contact formation to Al-implanted p-type 4H-SiC. Compared with conventional process using Ni, Ni/Ti/Al contact shows perfect ohmic behavior, and possesses much lower contact resistance of about $2.5\times10^{-4}\Omega{\cdot}cm^2$ after $930^{\circ}C$ RTA, which is about 2 orders of magnitude smaller than that of Ni contact. Contact resistance gradually increased as the RTA temperature was lowered in the range of 840 ~ $930^{\circ}C$, and about $3.4\times10^{-4}\Omega{\cdot}cm^2$ was obtained at the lowest RTA temperature of $840^{\circ}C$. Therefore, it was shown that RTA temperature for ohmic contact formation can be lowered to at least $840^{\circ}C$ without significant compromise of contact resistance.

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문제 정의

A1 은 SiC에서 p형 도판트로작용하므로, A1 을 다중막의 일부로서 사용하면 콘택저항감소효과를 얻을 수 있을 것으로 생각된다. 따라서 본 연구에서는 SiC의 n형 오믹전극으로 일반적으로 많이 사용하는 Ni, Ti에 Al을 첨가한 다중막 구조의 오믹접합 특성을 조사하였다.

제안 방법

cm이하의 비저항을 갖는 n형 SiC 기판 위에 4x1。%:!!?의 도핑농도를 갖는 12 lim의 n형 SiC 에피층이 길러진 상용제품이었다. 여기에 4x10%!!?의 box형 농도분포와 약 600nm의 접합깊이를 갖도록 A1 이온을 이온주입한 후 1700도에서 30분간 열처리하여 A1 을 홭성화하였다, 뒤이어 SiC웨이퍼를 RCA 세정법으로 세척하고 1150도에서 건식산화법으로 약 20nm의 산화막을 성장시킨 후 소정의 사진공정과 습식식각 공정을 거쳐 콘택패턴을 형성하고, e・beam evaporation 으로 Ni 30nm / Ti 50nm / Al 300nm의 삼중막을 연속적으로 증착하였다. 한편, 비교를 위하여 스퍼터링 공정으로 Ni 50nm 만을 증착하여 오믹접촉을 형성하였다.
뒤이어 liftoff 법으로 표면에 원형과 직선형 TLM (Transfer Length Method) 패턴을 형성하고, 840도〜930도의 범위에서 약 90초간 급속열처리를 실시하였다. TLM 패턴의 간격은 각각 5, 7, 10, 15, 20, 25um였으며, TLM 패턴의 간격 대비 저항값의 그래프로부터 선형회귀법으로 직선의 기울기와 Y 절편을 구하여 콘택저항을 추출하였다. 직선형 TLM패턴이 형성되는 부위는 사전에 건식식각 공정을 거쳐 n+ 에피층이주위와 전기적으로 절연이 되도록 하였다.
. 뒤이어 liftoff 법으로 표면에 원형과 직선형 TLM (Transfer Length Method) 패턴을 형성하고, 840도〜930도의 범위에서 약 90초간 급속열처리를 실시하였다. TLM 패턴의 간격은 각각 5, 7, 10, 15, 20, 25um였으며, TLM 패턴의 간격 대비 저항값의 그래프로부터 선형회귀법으로 직선의 기울기와 Y 절편을 구하여 콘택저항을 추출하였다.

성능/효과

NiZTi/Al의 상중막 구조를 채택하여 p형 SiC에 대해 약 3 X 1(尸 Q・g2 의 콘택저항을 갖는 오믹접합을 얻을 수았음을 확인하였다. 이것은 Ni을 비교대상으로 삼을 때 약 2 order 정도 개선된 결과이다.
이상의 결과로부터 A1 의 첨가에 의해 콘택저항이 Ni만 사용할 때에 비해 약 2 order 정도 개선되었음을 관찰하였다. 이와 같이 콘택저항이 개선되는 원인은 A1 의 SiC 내부 침투에 의한 도핑효과가 게재된 것으로 생각된다,

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