Caratterizzazione di strati epitassiali di 4H-SiC mediante diodi Schottky

Outline Chuck Karl Suss: problematiche sperimentali e loro soluzione. Misura della mobilità di drift in strati epitassiali CREE 4H Caratterizzazione di strati epitassiali depositati da ETC

SUSS – MICROTEC PROBE SYSTEM PA300 Caracteristics: XY movement range: 310 mm (12”) Resolution: 0.5 m Accuracy: ± 4 m Temperature range: 25°C  300°C

Resistenza serie del chuck

Ripetibilità resistenza serie del chuck

Rchuck= 0.5  now Rchuck=10 ÷ 2.5 m 

KEITHLEY 4200

KEITHLEY 2410

Misura della mobilità di drift in funzione della temperatura 4H - SiC Misura della mobilità di drift in funzione della temperatura

Diodi in Ti bondati in TO220 Experimental Epitassia CREE Spessore 6 mm Drogaggio 1.18 x1016/cm3 Diodi in Ti bondati in TO220

per V >> Irs

CALCOLO DI RS Metodo di Norde

R = Repi + Rsub + Rc + Rchuck

Free electron concentration Nitrogen in 4H-SiC impurity levels: 66, 124 meV

Mobility C  3

Analisi su epitassia ETC Caratteristiche campione: Substrato SiCrystal: resistività: 0.018  cm Strato epitassiale Spessore: 6 m Concentrazione N : 1.38 x 1016 cm-3 Parametri di crescita dello strato epitassiale (ETC): C/Si = 2 Si/H2 = 0.04 % Flusso H2 = 150 slm Temperatura : 1600°C Difetti: 54 cm-2 (micropipes, particles and carrot)

A = 0.25 mm2 sample 382 Yield: 90 % 2 diodi con I(V= -200V) < 1x10-7A 1 diodo con I(V= -200V) < 1x10-7A + 1 diodo con I(V= -200V) > 1x10-7A 2 diodi con I(V= -200V) > 1x10-7A

A = 1 mm2 Yield: 74 % I (V= -200V) < 1x10-7A 1x10-7A < I (V= -200V) < 1x10-5A I (V= -200V) > 1x10-5A

A = 2 mm2 Yield: 61 % I (V= -200V) < 1x10-7A 1x10-7A < I (V= -200V) < 1x10-5A I (V= -200V) > 1x10-5A

Andamento della resa con l’area del diodo

Reverse leakage current at -200V (A) A = 1 mm2 10 Reverse leakage current at -200V (A) A = 1 mm2

382 Yield 68% a V = -600V

Reverse leakage current at -600V (A) A = 1 mm2 10 Reverse leakage current at -600V (A) A = 1 mm2

Conclusioni Sono stati risolti i problemi relativi alla resistenza del chuck troppo alta mediante un Kelvin sul chuck e una nuova pompa. I livelli di rumore sono bassi con il Keithley 4200 (I<10-11 A), più alti con il Keithley 2410 (I>10-9 A). E stata misurata la mobilità su strato epitassiale CREE 4H ( 700 cm2/(V s) a 300 K) in un ampio range di temperature (80-700 K). E’ stato eseguito un fit dei dati sperimentali della mobilità al variare della temperatura. Si è iniziata la caratterizzazione dei wafer epitassiali ETC che mostrano una buona resa anche su diodi di area grande (2 mm2). Esiste una disuniformità di drogante fra parte alta e flat. La corrente di leakage è inferiore a 100 A fino a 600 V (VBD>800 V).