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학위논문 상세정보

ICP-CVD로 成長된 SiC 薄膜위에 多樣한 金屬으로 製作된 Schottky Diode의 特性分析에 관한 硏究 원문보기
A Study on the Characterization of Schottky Diodes Fabricated Using Various Metals on SiC Thin Film Grown by ICP-CVD

  • 저자

    高錫一

  • 학위수여기관

    명지대학교

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    電氣工學科

  • 지도교수

  • 발행년도

    2000

  • 총페이지

    vii, 63 p.

  • 키워드

    ICP-CVD 성장 SiC박막 금속 제작 Schottky Diode 특성분석;

  • 언어

    eng

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T8948872&outLink=K  

  • 초록

    본 연구에서는 자체 제작한 ICP-CVD 증착 장비를 이용하여 실리콘 위에 실리콘 카바이드를 증착시키고 다양한 금속 (Al, Ni, Ti)을 이용하여 Schottky다이오드를 제작하고 특성 분석을 실시하였다. 박막의 화학적 조성 및 구조적 특성은 TEM, FT-IR 및 AES을 통해 분석하였다. TEM을 통해서 탄소화(Carbonization)의 실시 유·무에 따라서 박막의 결정성의 변화를 살펴본 결과 탄소화를 실시하지 않았을 때의 박막은 비정질상이 나타났으며, 탄소화를 실시하고 시간을 증가시킨 것은 실리콘과 실리콘 카바이드의 격자 부정합을 줄일 수 있는 버퍼층이 형성되므로 박막 특성이 단결정으로 변화되는 것을 알 수 있었다. FT-IR 분석으로 소스 가스인 SiH₄과 CH₄ 유량의 변화에 따라서 실리콘과 탄소의 결합 에너지의 변화를 통해 CH₄/SiH₄의 가스 유량비가 증가함에 따라 Si-C bonding에 해당하는 peak의 세기가 큰 것을 알 수 있었고, 유량비가 약 2배에 해당하는 조건에서 가장 peak이 크게 나타났다. 이 결과를 토대로 Schottky diode 제작을 위한 SiC 박막을 증착하였다. AES을 이용하여 니켈과 실리콘 사이의 온도에 따른 계면 특성을 살펴 보았다. 온도를 600℃에서 열처리를 했을 때 증착 직후의 계면 특성과 거의 차이가 없게 나타났고 접촉은 Schottky 특성을 보인 반면, 900℃에서 열처리 해주었을 때는 계면에서 니켈과 실리콘이 반응하여 니켈 실리사이드가 생성되어 옴성 접촉으로 변화됨을 관찰 할 수 있었다. 제작된 SiC Schottky diode의 전기적 특성을 전류-전압(I-V), 커패시턴스-전압(C-V) 특성을 통해 Ideality factor와 Schottky barrier height를 구하였다. Ideality factor는 Al(1.16), Ni(1.07), Ti(1.05)이고, Schottky barrier height는 Al(1.85eV), Ni(1.63eV), Ti(0.97eV)로 측정되었으며, 온도 변화에 따른 전류-전압 특성을 측정해 본 결과 온도가 증가할수록 Ideality factor와 Schottky barrier height는 감소하는 경향을 보였다. 항복 전압은 Al(593V), Ni(615V), Ti(718V)순으로 측정이 되었다. 또한 커패시턴스-전압 특성을 통해서 증착된 SiC 박막의 불순물 농도를 알 수 있었으며, 전류-전압 특성으로부터 나온 값과 비교하였다. 온도에 대한 안정성을 알아보기 위해 온도를 100∼600℃까지 변화시켰을 때 안정한 Schottky 특성을 보였으며, Ni을 증착한 Schottky diode가 가장 온도에 대한 안정성이 뛰어난 결과를 얻을 수 있었다.


    In this study, we have deposited and investigated the 3C-SiC thin film on (111) Si in order to obtain large area. Single crystalline 3C-SiC can be grown reproducibly on a carbonized layer in which a Si surface was chemically converted to very thin 3C-SiC has been achieved by a ICP-CVD method at 1100℃. In order to fabricate high power and temperature Schottky diodes, it is necessary to develop ohmic contact and Schottky contact metallization that can withstand elevated temperatures. A variety of Schottky diodes were fabricated by Al, Ni and Ti metallizations. The structural properties of SiC/Si and metal/SiC were investigated by employing the transmission electron microscopy (TEM), FT-IR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy, AES(Auger Electron Spectroscopy), respectively. The Schottky barrier heights of Al, Ni and Ti/3C-SiC were evaluated in detail. High-voltage 3C-SiC Schottky diodes were successfully fabricated with edge termination. The dependence of barrier height on the temperature variation was observed, and the barrier heights at C-V higher than those at I-V. The highest breakdown voltage of Ti/SiC (718V) could be realized. Stable device performance is observed after being subjected to thermal stress at the temperature as high as 600℃. In addition, a high voltage, low leakage, and thermally stable metal/SiC contact system will also lay a good foundation for the development of high power, high temperature SiC MESFET applications.


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