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고전압 Ti/4H-SiC 쇼트키 장벽 다이오드 제작 및 특성분석
High Voltage Ti/4H-SiC Schottky Rectifiers 원문보기

한국전기전자재료학회 2002년도 하계학술대회 논문집 Vol.3 No.2, 2002 July 08, 2002년, pp.834 - 838  

김창교 (순천향대학교 정보기술공학부) ,  양성준 (순천향대학교 정보기술공학부) ,  이주헌 ((주) iCurie Lab) ,  노일호 ((주) iCurie Lab) ,  조남인 (선문대학교 전자공학과) ,  김남균 (한국전기연구원) ,  김은동 (한국전기연구원)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we have fabricated 4H-SiC schottky diodes utilizing a metal-oxide overlap structure for electric filed termination. The barrier height and Ideality factor were measured by current-voltage, capacitance-voltage characteristics. Schottky barrier height(SBH) were 1.41ev for Ni and 1.35eV ...

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제안 방법

  • 3000A의 두께로 중착하였다. Ni/SiC 옴믹 접합 특성을 향상시키기 위해 급속 열처리 장비 RTPCrapid thermal processor)를 이용하여 950C 에서 3분동안 열처리를 하였다. 쇼트키 접합을 형성하기 전에 표준 웨이퍼 세정공정을 통해 세척하였고, 사진공정으로 지름 220佝의 overlap 구조를 갖는 접합 패턴을 형성한 후 DC magnetron sputter를 사용해 Ti(lOOA), Pt(4000A)의 두께로 형성하였다.
  • 본 연구에서는 도핑농도가 5.1X1砂/雨이고 성장된 두께가 10㎛인 epi충으로 이루어진 4H-SiC 웨이퍼에 산화막 Termination 방법을 이용하여 고전압 쇼트키 다이오드를 제작하였다. C-V 측정으로 구하여진 쇼트키 장벽은 L35~1.
  • 산화공정시 형성된 뒷면의 산화막을 BOE로 에칭한 후 Ni을 3000A으로 증착한 후 옴믹 접합을 형성하기 위하여 급속 열처리 장비 RTP를 이용하여 LOX10-5 Torr의 진공에서 950℃의 온도로 3분간 열처리를 수행하였다. 그림 3은 열처리 후 Ni/SiC 계면을 XRD 장비를 이용하여 분석한 결과이다.
  • 고전압 소자의 경우, 항복전압을 결정하는데 중요한 역할을 하는 모서리 Termination 기술 중에서 산화막 Termination 방법을 이용하였다. 산화막 고저항 충형성을 위해 Tube Furnace로 1350C의 온도에서 산소와 트리클로로에틸렌을 혼합한 가스를 이용한 건식 산화방법으로 3000A 두께의 산화막층을 형성하였다. 뒷면에 옴믹접합을 형성하기 위해 BOE로
  • Ni/SiC 옴믹 접합 특성을 향상시키기 위해 급속 열처리 장비 RTPCrapid thermal processor)를 이용하여 950C 에서 3분동안 열처리를 하였다. 쇼트키 접합을 형성하기 전에 표준 웨이퍼 세정공정을 통해 세척하였고, 사진공정으로 지름 220佝의 overlap 구조를 갖는 접합 패턴을 형성한 후 DC magnetron sputter를 사용해 Ti(lOOA), Pt(4000A)의 두께로 형성하였다. 그림 1과 2는 제조공정의 순서도와 소자의 구조를 나타내고 있다.
  • 순방향, 역방향 인가시의 I-V 특성은 반도체 변수 분석기(HP 4155)를 이용해 25X:~200P 범위에서 측정하여 열확산 모델 (thermionic emission model)식으로부터 쇼트키 다이오드 변수를 구하였다.
  • [2-5]. 이에 본 연구에서는 산화막 Termination 방법으로 고전압 쇼트키 장벽 다이오드를 제작하여 C-V, I-V의 측정으로 여러가지 다이오드 변수를 구하였다.
  • 1xi0%aif이고 성장된 두께가 10 ㎛인 epi충으로 이루어진 Cree Research사의 웨이퍼를 사용하였다. 첫 번째 공정으로 표면의 오염물질을 최소화하기 위해 트리클로로에티렌(TCE), 아세 톤, 메 탄올, 탈이온 증류수, 그리고 고온의 HO4 용액에 각각 3분 동안 세척하였다. 또한 알칼리 용액(NH4OH: H2O2 : HQ = 1:1:5)과 산성용액(HC1: H2O2 : HzO = 1:1:5)에서 각각 5분동안 에칭후, 탈이온 증류수를 사용해 세척하였다.

대상 데이터

  • 본 실험에서 소자제작에 이용된 4H-SiC 웨이퍼는 도핑농도가 5.1xi0%aif이고 성장된 두께가 10 ㎛인 epi충으로 이루어진 Cree Research사의 웨이퍼를 사용하였다. 첫 번째 공정으로 표면의 오염물질을 최소화하기 위해 트리클로로에티렌(TCE), 아세 톤, 메 탄올, 탈이온 증류수, 그리고 고온의 HO4 용액에 각각 3분 동안 세척하였다.

이론/모형

  • 또한 알칼리 용액(NH4OH: H2O2 : HQ = 1:1:5)과 산성용액(HC1: H2O2 : HzO = 1:1:5)에서 각각 5분동안 에칭후, 탈이온 증류수를 사용해 세척하였다. 고전압 소자의 경우, 항복전압을 결정하는데 중요한 역할을 하는 모서리 Termination 기술 중에서 산화막 Termination 방법을 이용하였다. 산화막 고저항 충형성을 위해 Tube Furnace로 1350C의 온도에서 산소와 트리클로로에틸렌을 혼합한 가스를 이용한 건식 산화방법으로 3000A 두께의 산화막층을 형성하였다.
  • 쇼트키 장벽의 측정은 C-V 측정법으로 구해졌다. 그림 4은 -10V까지의 역바이어스를 인가한 후 1kHz에서 1MHz의 주파수 범위에서 MY 값을 측정한 결과이다.
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