退火處理對肖特基二極管反向擊穿電壓影響的研究.pdf

1、肖特基勢壘二極管(Schottky Barrier Diode，SBD)具有低功耗、大電流、高頻率等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于微波通信、IC 電路系統(tǒng)等領(lǐng)域。目前Si材料 SBD 的反向擊穿電壓普遍較低，原因有兩個：一是金屬接觸邊緣的曲率半徑小，很強(qiáng)的電場強(qiáng)度導(dǎo)致反向耐壓值降低：二是勢壘的制作過程中，半導(dǎo)體表面引入的表面態(tài)和界面層也嚴(yán)重影響SBD的反向耐壓值。針對第一個問題，國內(nèi)外已提出很多從結(jié)構(gòu)上解決的方案且得到有效應(yīng)用，如何減少表面態(tài)和界面

2、層的影響仍沒有找到比較好的解決方法。本文針對該問題進(jìn)行系統(tǒng)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，其研究結(jié)果對提高器件性能具有指導(dǎo)意義。 本文利用國內(nèi)電子企業(yè)現(xiàn)有制備肖特基二極管條件，在電阻率為2.85～3.15Ω·cm外延層上制作兩種肖特基二極管樣品，其中一種樣品在濺射 Cr 和 Ni 后分別進(jìn)行退火處理，而另一種樣品沒有進(jìn)行退火處理。由于金屬一半導(dǎo)體接觸時表面態(tài)和界面層的存在，實(shí)際 SBD 器件的勢壘高度受表面態(tài)和界面層的影響很大。目前對這兩個

3、參數(shù)沒有很好的提取方法，嚴(yán)重妨礙對器件特性的分析和模型的建立。本研究在熱電子發(fā)射模型的基礎(chǔ)上，建立一種提取 Si 基SBD器件特性參數(shù)的理論模型，基于這個模型，對兩種樣品的性能進(jìn)行測試，并計(jì)算出退火和未退火樣品的理想因子分別為 1.O1 和2.13、零電場勢壘高度分別為 0.70eV和O.72eV、表面態(tài)濃度分別為5.5×10<'15>cm<'-2>eV<'-1>和 4.3×10<'12>cm<'-2>eV<'-1>、界面層電容分別為9

4、.0×10<'-4>F·cm<'-2>和5.4×10<'-6>F·cm<'-2>、表面態(tài)中性能級為0.81eV 和 1.1eV、反向擊穿電壓101V和56V。結(jié)果表明，退火處理可以顯著提高器件反向擊穿電壓。 采用掃描電鏡觀察兩種樣品的橫斷面的微觀結(jié)構(gòu)，利用能譜測試元素分布。結(jié)果表明，退火樣品的外延Si表面與金屬Cr層之間形成硅化鉻薄膜，其厚度為50nm，硅化鉻/Si和Cr/硅化鉻的界面非常平直；未退火樣品勢壘是由外延Si與金屬C