Κατασκευή και χαρακτηρισμός διόδων Schottky Χρωμίου σε n-τύπου Καρβιδίου του Πυριτίου (4H-Sic)
Fabrication and characterization of cr-based Schottky diodes on n-type 4H-Sic
Κολιακουδάκης, Χαρίδημος Ε.
Ζεκεντές, Κωνσταντίνος
Ηλιόπουλος, Ελευθέριος
Γεωργακίλας, Αλέξανδρος
Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία εκπονήθηκε στο Τμήμα Φυσικής του
Πανεπιστημίου Κρήτης και είχε ως σκοπό την κατασκευή και τον χαρακτηρισμό
διόδων Schottky Χρωμίου (Cr) πάνω σε n-τύπου Καρβιδίου του Πυριτίου (4Η-SiC).
Αναλυτικότερα, κατασκευάστηκαν δίοδοι Schottky από τρεις διαφορετικές
επιμεταλλώσεις:
(1) (150nm/3nm) Ni/Ti/4H-SiC
(2) (200nm) Cr/4H-SiC
(3) (100nm/50nm) Au/Cr/4H-SiC
Μετά την ολοκλήρωση της κατασκευής των παραπάνω διόδων, το πειραματικό μέρος
της εργασίας ολοκληρώθηκε μέσω του ηλεκτρικού χαρακτηρισμού χρησιμοποιώντας
I-V και C-V μετρήσεις για τον προσδιορισμό του ύψους φραγμού δυναμικού (Φb),
του παάγοντα ιδανικότητας (n), καθώς και άλλων φυσικών χαρακτηριστικών. Για τις
επιμεταλλώσεις (1) και (2) εξετάστηκε η επίδραση της θερμοκρασίας ανόπτησης στα
χαρακτηριστικά των διόδων.
Η κατασκευή και ο χαρακτηρισμός των διόδων πραγματοποιήθηκαν στα εργαστήρια
της Ομάδας Μικροηλεκτρονικής του Ινστιτούτου Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ
(ΙΗΔΛ) του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ).
Το θεωρητικό κομμάτι της εργασίας αποσκοπεί στην κατανόηση των βασικών αρχών
της Φυσικής της επαφής μετάλλου/ημιαγωγού, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στις
επαφές Χρωμίου (Cr) πάνω σε επιφάνειες υποστρώματος εξαγωνικού
μονοκρυστάλλου Καρβιδίου του Πυριτίου (4H-SiC), ν-τύπου, με κρυσταλλογραφικό
προσανατολισμό (0001).
Το πειραματικό κομμάτι της εργασίας αποσκοπεί στην ανάλυση των
συστημάτων/τεχνικών που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή και τον
χαρακτηρισμό των δειγμάτων.
Τέλος, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα χωριστά για κάθε επιμετάλλωση,
συγκρίνοντας την πειραματική τιμή του ύψους φραγμού δυναμικού με την ιδανική
θεωρία Schottky και καταλήγουμε σε τελικά συμπεράσματα.
(EL)
The main focus of this study is the fabrication and the characterization of Cr-based
Schottky diodes on n-type 4H-SiC. This study was carried out in the Department of
Physics of University of Crete.
Schottky diodes were fabricated on n-type 4H-SiC using three different Schottky
metal contacts:
(1) (150nm/3nm) Ni/Ti/4H-SiC
(2) (200nm) Cr/4H-SiC
(3) (100nm/50nm) Au/Cr/4H-SiC
For electrical characterization of Schottky diodes I-V and C-V measurements are
performed. A set of electrical parameters were extracted from the characterization,
such as Schottky barrier height (Φb), ideality factor (n), etc. The effect of thermal
annealing was studied in both Ni/Ti/4H-SiC and Au/Cr/4H-SiC Schottky diodes.
All the fabrication process and the characterization were performed in the laboratory
of Microelectronic Research Group (MRG) of Foundation for Research and
Technology of Hellas (FORTH).
The theoretical framework of this project aims to analyze the basic principles of the
physics of metal-semiconductor contacts, placing greater emphasis on Cr-based metal
contacts upon substrates of hexagonal crystal n-type 4H-SiC, of crystallographic
orientation (0001).
The purpose of the experimental part of this project is to analyze all the techniques
that were used for the fabrication and the characterization of the processed samples.
Finally, we present the individual results of every single metal deposition by
comparing the experimental value of the Schottky barrier height with the ideal
Schottky theory and come to conclusive results.
(EN)