Разработка и исследование технологических основ формирования диодных ионно-легированных структур на основе карбида кремния

• Автор: Рыжук, Роман Валериевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Введение.
Глава 1. Особенности формирования С приборов на основе рпнерехода методом ионной имплантации.
1.1 Биполярные приборы на карбиде кремния для мощной и высокотемпературной электроники.

1.2 Методы формирования биполярных приборов на карбиде кремния

1.3 Влияние режимов ионной имплантации на свойства и характеристики кристаллов карбида кремния.

1.4 Методы расчета распределения ионнолегированной, примеси в объеме кристалла

1.5 Омические контакты к карбиду кремния

1.5.1 Требования к контактам к карбиду кремния

1.5.2 Материал для формирования низкоомного контакта карбиду кремния.

1.5.3 Технологические маршруты формирования омических

контактов.
Выводы по главе 1.
Глава 2. Методика расчета режимов ионной имплантации для формирования диодных ионнолегированных структур с напряжением пробоя, близким к максимальному значению
2.1 Исследование кристаллов.
2.1.1 Исследование концентрации носителей заряда
2.1.2 Определение кристаллографической плоскости
2.1.3 Исследование поверхности кристаллов методом АСМ
2.2 Анализ технологических режимов для формирования рпперехода на пластине п6НС методом ионной имплантации
2.3 Распределение ионнолегированной примеси и напряжение пробоя рпперехода.
2.4 Исследование технологических режимов для формирования дополнительно легированного приконтактного пслоя методом ионной
имплантации
Выводы по главе 2
Глава 3. Формирование и исследование диодных ионнолегированных структур на основе карбида кремния.
3.1 Исследование омических контактов к пбНБС
3.1.1 Методика исследования удельного переходного
сопротивления омических контактов
3.1.2 Расчет облученности подложек карбида кремния при термообработке.
3.1.3 Исследование удельного переходного сопротивления омических контактов
3.1.3.1 Омический контактИпбНБС
3.1.3.2 Охмический контакт МБпбШС
3.1.3.3 Омический контактМТп6Н8С.
3.2 Формирование диодных ион нолегированных структур.
3.3 Характеристики и свойства диодных ионнолегированных структур
3.3.1 Шероховатость имплантированной поверхности.
3.3.2 Характеристики границы контакта и имплантированной робласти
3.3.3 Электрофизические характеристики диодных ионнолегированных структур
3.3.3.1 Вольтамперные характеристики
3.3.3.2 Вольтфарадные характеристики
3.3.3.3 Переходные характеристики
3.3.4 Технологический процесс формирования диодных ионнолегированных структур.
Выводы по главе 3.
Глава 4. Физикотопологическая модель диодных ИЛ структур и анализ вольтамперных характерист ик
4.1 Разработка физикотопологической модели диодных ИЛ структур
на основе зонных энергетических диаграмм
4.1.1 Потенциальный барьер области ИрБЮ.
4.1.2 Потенциальный барьер рпперехода
4.1.3 Потенциальный барьер области пплспф.
4.1.4 Потенциальный барьер области пЛСП1рП
4.2 Вольтамперные характеристики диодных ИЛ структур.
4.2.1 Прямое смещение
4.2.2 Обратное смещение
4.3 Перспективы формирования высоковольтных приборов на основе
карбида кремния методом ионной имплантации.
Выводы по главе 4.
Заключение
Список использованных сокращений
Список литературы


Современные проблемы микро и нанотехнологий, состоявшейся в рамках выездной научной сессии Отделения информационных технологий и вычислительных систем г. Пятигорск, г. XI региональной научнотехнической конференции ВУЗОВСКАЯ НАУКА СЕВЕРОКАВКАЗСКОМУ РЕГИОНУ Ставрополь, СевКавГТУ, г. Всероссийской конференции по физической химии и нанотехнологиям НИФХИ с международным участием, посвящнная летию Карповского института Москва, г. VI Международном семинаре Карбид кремния и родственные материалы Великий Новгород, НовГУ им. Результаты работы отмечены дипломами ряда конференций и конкурсов научных работ XI региональной конференции Вузовская наука СевероКавказскому региону Ставрополь, г. Участник молодежного науноинновационного конкурса У. М.Н. И.К. VII Международной научной конференции Химия твердого тела и современные микро и нанотехнологии. Автором сформулированы цели и задачи работы, обоснованы способы их реализации, предложены алгоритмы расчетов, проведена большая часть
экспериментов, а также систематизация и анализ полученных результатов. Н.И. Каргиным, Б. А. Билаловым, Р . Ценная консультативная помощь оказана Агеевым и В. В. Лучининым, помощь в проведении экспериментов оказана В. А. Гудковым и Ю. Н. Варзаревым, которым автор благодарен за сотрудничество. По теме диссертации опубликовано печатных работ, в том числе, 2 статьи опубликованы в журналах, входящих Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук, 1 статья опубликована в зарубежном издании. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литературы и приложения. Во введении обоснована актуальность работы, определены цель и задачи диссертации. Сформулирована научная новизна, основные научные положения, выносимые на защиту и практическая ценность полученных в работе результатов. В первой главе проведен обзор литературных источников по особенностям формирования i приборов на основе рпперехода методом ионной имплантации. Приведены основные достижения и перспективы развития карбидокремниевой электроники. Показано, что одним из перспективных методов формирования карбидокремниевых приборов для силовой и экстремальной электроники является метод ионной имплантации, позволяющий прецизионно регулировать важнейшие электрофизические парамечры полупроводниковых приборов. На основании проведенного анализа литературных источников сформулирована цель и задачи диссертационной работы. Вторая глава посвящена методике расчета режимов ионной имплантации для формирования диодных ионнолегированных структур с напряжением пробоя, близким к максимальному значению. В первую очередь определяется концентрация носителей заряда в кристаллах методом исследования спектров поглощения и выбираются наиболее высокоомные образцы, имеющие концентрацию доноров 2 см3. Затем определяются кристаллографические грани кристаллов карбида кремния и проводится исследование поверхности на наличие дефектов методом И после этого рассчитываются режимы ионной имплантации для формирования диодных структур на напряжения пробоя, близкое к максимальному значению. Третья, глава посвящена формированию и исследованию диодных ионнолегированных структур на основе карбида кремния. Здесь приводятся результаты экспериментальных исследований удельного переходного сопротивления омических контактов к карбиду кремния, а также исследования их температурной стабильности. На основании проведенных экспериментов предлагается технологический процесс формирования термостойкого омического контакта к i на основе пленки ii, оптимизированный по величине удельного переходного сопротивления. Формируются две партии экспериментальных образцов, имплантированных дозами i 2 ионсм2 и 2 6 ионсм2. Далее представлены результаты исследований шероховатости поверхности методом , исследований методом РЭМ граничной области контактимплантированный рслой на срезе, полученном методом ФИП, результаты исследований ВАХ, ВФХ и переходных характеристик экспериментальных образцов.