锗氮共掺碳化硅晶体杂质浓度表征及其电学性质研究

李天^1,2，陈秀芳^1,2，杨祥龙^1,2，谢雪健^1,2，张福生^1,2，肖龙飞^1,2，王荣堃^1,2，徐现刚^1,2，胡小波^1,2，王瑞琪^2,3，于芃^2,3

1. 山东大学晶体材料国家重点实验室2. 全球能源互联网(山东)协同创新中心3. 国网山东省电力公司电力科学研究院

摘 要：采用物理气相传输（PVT）法生长了2英寸（1英寸=25.4 mm）锗氮（Ge-N）共掺和单一Ge掺杂碳化硅晶体材料,并制备成10 mm′10 mm的SiC晶片。利用半导体工艺技术在不同衬底的碳面上制备钛（Ti）/铂（Pt）/金（Au）多层金属电极。使用二次离子质谱仪（SIMS）、霍尔测试仪（Hall）等测试手段对其表征。结果表明,Ge元素和N元素的共同掺杂可以有效提高SiC中Ge元素的掺杂浓度,Ge浓度可以达到1.19′1019/cm3。所有晶片衬底均可以在不低于700℃的退火环境中形成欧姆接触,且在700℃时退火形成最佳欧姆接触。高浓度Ge掺杂衬底接触电阻明显小于低浓度Ge掺杂衬底接触电阻,这表明可以通过提高晶体中Ge元素浓度来提高器件性能。Hall测试结果表明,随着Ge掺杂浓度的升高,衬底迁移率会逐渐降低。这是由于Ge-N共掺后,SiC晶格匹配度提高,Ge元素的掺杂浓度变大,增加了杂质散射对迁移率的影响。

关键词：物理气相传输法;Ge掺杂;晶格匹配;欧姆接触;迁移率;