CN104316771B - 碳化硅器件的欧姆接触测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种碳化硅器件的欧姆接触测试方法。步骤1，准备第一预定结构样品和第二预定结构样品，所述第一预定结构样品和所述第二预定结构样品上分别形成多个欧姆接触电极组，每一组所述欧姆接触电极组包括四个呈设定间隔设置的欧姆接触电极，以所述第一预定结构样品作为参考测试样品；步骤2，测试并获得每一组所述欧姆接触电极组的电学性能；步骤3，对所述第一预定结构样品的电学性能和所述第二预定结构样品的电学性能进行对比。本发明用于测试碳化硅器件的欧姆接触，测试准确度高，便于进行对比试验。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种碳化硅器件的欧姆接触测试方法。
背景技术
随着半导体材料制备和器件制造业的飞速发展，碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体材料和器件研究受到了极大关注，碳化硅具有禁带宽度大、高饱和电子漂移速度、高击穿电场强度、高热导率和抗辐射能力强等优良的物理化学特性和电学特性，在高温、高频率、大功率、抗辐射、不挥发存储器件及短波长光电子器件和光电集成等应用场合是理想的半导体材料之一，特别适合在极端条件和恶劣环境下应用。对于碳化硅器件来说，欧姆接触的稳定性对决定大功率和高温电子器件运行的最大电流密度、温度和频率方面起着重要作用，
虽然碳化硅材料具有非常优异的性质，然而由于现有的工艺条件下金属电极与碳化硅半导体材料之间无法获得高质量的欧姆接触，制约了其大规模应用，同时现有技术中对于欧姆接触的测试也存在方法复杂、成本较高的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种碳化硅器件的欧姆接触测试方法，解决以上技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
碳化硅器件的欧姆接触测试方法，其中，包括以下步骤：
步骤1，准备第一预定结构样品和第二预定结构样品，所述第一预定结构样品和所述第二预定结构样品上分别形成多个欧姆接触电极组，每一组所述欧姆接触电极组包括四个呈设定间隔设置的欧姆接触电极，以所述第一预定结构样品作为参考测试样品；
步骤2，测试并获得每一组所述欧姆接触电极组的电学性能；
步骤3，对所述第一预定结构样品的电学性能和所述第二预定结构样品的电学性能进行对比。
本发明的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，所述欧姆接触电极具有相同的形状和大小。
本发明的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，多组所述欧姆接触电极组包含的欧姆接触电极分别具有不同的设定间隔。
本发明的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，所述设定间隔为50μm、100μm、150μm、200μm或250μm。
本发明的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，对所述第一预定结构样品和/或所述第二预定结构样品于设定温度下进行热处理后，重复步骤2至步骤3。
本发明的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，所述设定温度为300℃、400℃、500℃、600℃、或700℃。
本发明的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，对每一组所述欧姆接触电极组的电学性能的测试步骤如下：
步骤21，一第一探针设置于一第一欧姆接触电极上，一第二探针设置于一第二欧姆接触电极上，一第三探针设置于一第三欧姆接触电极上，一第四探针设置于一第四欧姆接触电极上，所述第一欧姆接触电极与所述第三欧姆接触电极呈对角线设置；所述第二欧姆接触电极与所述第四欧姆接触电极呈对角线设置；
步骤22，对所述第一探针和第三探针通以设定大小的电流，测试所述第二探针和所述第四探针之间的电位差；或，对所述第一探针和第三探针施加以设定大小的电压，测试所述第二探针和所述第四探针之间流过的电流；
步骤23，判断是否已获取至少五组测试数据，如果没有，改变电流的大小或电压的大小，重复步骤22；
步骤24，依据所述测试数据绘制I-V电学性能图。
本发明的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，还包括以下步骤：
步骤25，依据所述测试数据计算相邻欧姆接触电极间总电阻Rt；
步骤26，以所述相邻欧姆接触电极间总电阻Rt为纵坐标，欧姆接触电极之间的距离L为横坐标，做出Rt-L之间的关系曲线；
步骤27，依据以下计算式：于所述关系曲线上作图获得RSH和Rc；
其中，Rc为金属-半导体接触电阻，RSH为欧姆接触电极之间的有源层的薄层电阻，L为欧姆接触电极之间的间隔，W为欧姆接触电极的宽度；
步骤28，依据以下公式 和ρc＝RcWLt计算比接触电阻率，其中，RSK为欧姆接触电极下边的有源层的薄层电阻，RSK与RSH相差很小，Lx为传输长度，ρc为比接触电阻率。
本发明的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，还包括步骤29，对所述第一预定结构样品的比接触电阻率和所述第二预定结构样品的比接触电阻率进行对比。
本发明的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，对所述第一预定结构样品和/或所述第二预定结构样品于设定温度下进行热处理后，测试并计算热处理后的样品的比接触电阻率。
有益效果：由于采用以上技术方案，本发明用于测试碳化硅器件的欧姆接触，测试准确度高，便于进行对比试验。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图；
图2为Au/Si/Ti/SiC体系在不同热处理温度条件时的I-V曲线关系；
图3为Au/Si/Ti/SiC体系不进行热处理的SEM表面形貌照片；
图4为Au/Si/Ti/SiC体系500℃热处理后的SEM表面形貌照片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
由于在一些极端条件和恶劣环境下，碳化硅器件的性能远远超过硅(Si)器件和砷化镓(GaAs)，为了攻克碳化硅材料衬底与金属接触的技术难点，需要进行大量的研究，参照图1，本发明提供碳化硅器件的欧姆接触测试方法，其中，包括以下步骤：
步骤1，准备第一预定结构样品和第二预定结构样品，第一预定结构样品和第二预定结构样品上分别形成多个欧姆接触电极组，每一组欧姆接触电极组包括四个呈设定间隔设置的欧姆接触电极；
步骤2，测试并获得每一组欧姆接触电极组的电学性能，以第一预定结构样品作为参考测试样品；
步骤3，对第一预定结构样品的电学性能和第二预定结构样品的电学性能进行对比。
本发明的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，欧姆接触电极具有相同的形状和大小。欧姆接触电极的形状可以为长方形或正方形结构，每一个欧姆接触电极具有相同的长度和宽度。在一些具体测试中，当采用大电流或大电压的测试情况下，欧姆接触电极不应当出现尖角，以避免尖端放电。
本发明的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，多组欧姆接触电极组包含的欧姆接触电极分别具有不同的设定间隔。
本发明的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，设定间隔可以为50μm、100μm、150μm、200μm或250μm。
在制备预定结构样品时，于碳化硅器件上生成多个欧姆接触电极，每一行中欧姆接触电极之间的间隔可以依次呈等差数列排列，以设定间隔相等的四个欧姆接触电极作为一组欧姆接触电极组实施测试。每一个所述欧姆接触电极组的电学性能的测试步骤如下：
步骤21，一第一探针设置于一第一欧姆接触电极上，一第二探针设置于一第二欧姆接触电极上，一第三探针设置于一第三欧姆接触电极上，一第四探针设置于一第四欧姆接触电极上，第一欧姆接触电极与第三欧姆接触电极呈对角线设置；第二欧姆接触电极与第四欧姆接触电极呈对角线设置；
步骤22，对第一探针和第三探针通以设定大小的电流，测试第二探针和第四探针之间的电位差；或，对第一探针和第三探针施加以设定大小的电压，测试第二探针和第四探针之间流过的电流；
步骤23，判断是否已获取至少五组测试数据，如果没有，改变电流的大小或电压的大小，重复步骤22；
步骤24，依据测试数据绘制I-V电学性能图。
本发明的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，对第一预定结构样品和/或第二预定结构样品于设定温度下进行热处理后，重复步骤2至步骤3。
一种具体实施例，第一预定结构样品或第二预定结构样品可以采用Au/Si/Ti/SiC体系的欧姆接触电极，以未经热处理的Au/Si/Ti/SiC体系的欧姆接触电极的样品作为参考样品，对参考样品分别于为300℃、400℃、500℃、600℃、700℃热处理后，获取测试数据，以绘制I-V电学性能图，参照图2为参考样品及不同热处理后的测试数据绘制的I-V电学性能图。本发明便于进行对比试验。
本发明的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，还包括以下步骤：
还包括以下步骤：
步骤25，依据所述测试数据计算相邻欧姆接触电极间总电阻Rt；
步骤26，以所述相邻欧姆接触电极间总电阻Rt为纵坐标，欧姆接触电极之间的距离L为横坐标，做出Rt-L之间的关系曲线；
步骤27，依据以下计算式：于所述关系曲线上作图获得RSH和Rc；
其中，Rc为金属-半导体接触电阻，RSH为欧姆接触电极之间的有源层的薄层电阻，L为欧姆接触电极之间的间隔，W为欧姆接触电极的宽度；
步骤28，依据以下公式 和ρc＝RcWLt计算比接触电阻率，其中，RSK为欧姆接触电极下边的有源层的薄层电阻，RSK与RSH相差很小，Lx为传输长度，ρc为比接触电阻率。
本发明的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，还包括步骤29，对第一预定结构样品的比接触电阻率和第二预定结构样品的比接触电阻率进行对比。
为了探究表面形貌对欧姆接触性能的影响，使用高分辨SEM(scanning electronmicroscope，扫描电子显微镜)对采用Au/Si/Ti/SiC体系的欧姆接触电极的样品表面及500℃热处理后的样品表面形貌进行了研究。参照图3至图4，500℃热处理后的样品表面形貌较为光滑平整，而光滑平整的样品表面，对提高欧姆接触的性能有很大促进作用。
本发明用于测试碳化硅器件的欧姆接触，测试准确度高，便于进行对比试验。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.碳化硅器件的欧姆接触测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，准备第一预定结构样品和第二预定结构样品，所述第一预定结构样品和所述第二预定结构样品上分别形成多个欧姆接触电极组，每一组所述欧姆接触电极组包括四个呈设定间隔设置的欧姆接触电极，以所述第一预定结构样品作为参考测试样品；
步骤2，测试并获得每一组所述欧姆接触电极组的电学性能；
步骤3，对所述第一预定结构样品的电学性能和所述第二预定结构样品的电学性能进行对比；
所述第一预定结构样品上形成的欧姆接触电极为Au/Si/Ti/SiC体系；
所述第二预定结构样品上形成的欧姆接触电极为Au/Si/Ti/SiC体系。
2.根据权利要求1所述的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，其特征在于，所述欧姆接触电极具有相同的形状和大小。
3.根据权利要求1所述的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，其特征在于，多组所述欧姆接触电极组包含的欧姆接触电极分别具有不同的设定间隔。
4.根据权利要求3所述的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，其特征在于，所述设定间隔为50μm、100μm、150μm、200μm或250μm。
5.根据权利要求1所述的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，其特征在于，对所述第一预定结构样品和/或所述第二预定结构样品于设定温度下进行热处理后，重复步骤2至步骤3。
6.根据权利要求5所述的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，其特征在于，所述设定温度为300℃、400℃、500℃、600℃、或700℃。
7.根据权利要求1所述的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，其特征在于，每一个所述欧姆接触电极组的电学性能的测试步骤如下：
步骤21，一第一探针设置于一第一欧姆接触电极上，一第二探针设置于一第二欧姆接触电极上，一第三探针设置于一第三欧姆接触电极上，一第四探针设置于一第四欧姆接触电极上，所述第一欧姆接触电极与所述第三欧姆接触电极呈对角线设置；所述第二欧姆接触电极与所述第四欧姆接触电极呈对角线设置；
步骤22，对所述第一探针和第三探针通以设定大小的电流，测试所述第二探针和所述第四探针之间的电位差；或，对所述第一探针和第三探针施加以设定大小的电压，测试所述第二探针和所述第四探针之间流过的电流；
步骤23，判断是否已获取至少五组测试数据，如果没有，改变电流的大小或电压的大小，重复步骤22；
步骤24，依据所述测试数据绘制I-V电学性能图。
8.根据权利要求7所述的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤25，依据所述测试数据计算相邻欧姆接触电极间总电阻Rt；
步骤26，以所述相邻欧姆接触电极间总电阻Rt为纵坐标，欧姆接触电极之间的距离L为横坐标，做出Rt-L之间的关系曲线；
步骤27，依据以下计算式：于所述关系曲线上作图获得RSH和Rc；
其中，Rc为金属-半导体接触电阻，RSH为欧姆接触电极之间的有源层的薄层电阻，L为欧姆接触电极之间的间隔，W为欧姆接触电极的宽度；
步骤28，依据以下公式和ρc＝RcWLt计算比接触电阻率，其中，RSK为欧姆接触电极下边的有源层的薄层电阻，Lx为传输长度，ρc为比接触电阻率。
9.根据权利要求8所述的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，其特征在于，还包括步骤29，对所述第一预定结构样品的比接触电阻率和所述第二预定结构样品的比接触电阻率进行对比。
10.根据权利要求1所述的碳化硅器件的欧姆接触测试方法，其特征在于，对所述第一预定结构样品和/或所述第二预定结构样品于设定温度下进行热处理后，测试并计算热处理后的样品的比接触电阻率。
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