碳化硅器件的歐姆接觸測試方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電子【技術領域】，具體涉及一種碳化硅器件的歐姆接觸測試方法。步驟1，準備第一預定結構樣品和第二預定結構樣品，所述第一預定結構樣品和所述第二預定結構樣品上分別形成多個歐姆接觸電極組，每一組所述歐姆接觸電極組包括四個呈設定間隔設置的歐姆接觸電極，以所述第一預定結構樣品作為參考測試樣品；步驟2，測試并獲得每一組所述歐姆接觸電極組的電學性能；步驟3，對所述第一預定結構樣品的電學性能和所述第二預定結構樣品的電學性能進行對比。本發(fā)明用于測試碳化硅器件的歐姆接觸，測試準確度高，便于進行對比試驗。
【專利說明】碳化硅器件的歐姆接觸測試方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子【技術領域】，具體涉及一種碳化硅器件的歐姆接觸測試方法。
【背景技術】
[0002] 隨著半導體材料制備和器件制造業(yè)的飛速發(fā)展，碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導體 材料和器件研究受到了極大關注，碳化硅具有禁帶寬度大、高飽和電子漂移速度、高擊穿電 場強度、高熱導率和抗輻射能力強等優(yōu)良的物理化學特性和電學特性，在高溫、高頻率、大 功率、抗輻射、不揮發(fā)存儲器件及短波長光電子器件和光電集成等應用場合是理想的半導 體材料之一，特別適合在極端條件和惡劣環(huán)境下應用。對于碳化硅器件來說，歐姆接觸的穩(wěn) 定性對決定大功率和高溫電子器件運行的最大電流密度、溫度和頻率方面起著重要作用，
[0003] 雖然碳化硅材料具有非常優(yōu)異的性質，然而由于現有的工藝條件下金屬電極與碳 化硅半導體材料之間無法獲得高質量的歐姆接觸，制約了其大規(guī)模應用，同時現有技術中 對于歐姆接觸的測試也存在方法復雜、成本較高的缺陷。
【發(fā)明內容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于，提供一種碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，解決以上技術問 題。
[0005] 本發(fā)明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現：
[0006] 碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，其中，包括以下步驟：
[0007] 步驟1，準備第一預定結構樣品和第二預定結構樣品，所述第一預定結構樣品和所 述第二預定結構樣品上分別形成多個歐姆接觸電極組，每一組所述歐姆接觸電極組包括四 個呈設定間隔設置的歐姆接觸電極，以所述第一預定結構樣品作為參考測試樣品；
[0008] 步驟2,測試并獲得每一組所述歐姆接觸電極組的電學性能；
[0009] 步驟3,對所述第一預定結構樣品的電學性能和所述第二預定結構樣品的電學性 能進行對比。
[0010] 本發(fā)明的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，所述歐姆接觸電極具有相同的形狀和 大小。
[0011] 本發(fā)明的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，多組所述歐姆接觸電極組包含的歐姆 接觸電極分別具有不同的設定間隔。
[0012] 本發(fā)明的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，所述設定間隔為50μm、100μm、 150μm、200μm或 250μm。
[0013] 本發(fā)明的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，對所述第一預定結構樣品和/或所述 第二預定結構樣品于設定溫度下進行熱處理后，重復步驟2至步驟3。
[0014] 本發(fā)明的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，所述設定溫度為300°c、400°c、50(rc、 600°C、或700°C。
[0015] 本發(fā)明的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，對每一組所述歐姆接觸電極組的電學 性能的測試步驟如下：
[0016] 步驟21，一第一探針設置于一第一歐姆接觸電極上，一第二探針設置于一第二歐 姆接觸電極上，一第三探針設置于一第三歐姆接觸電極上，一第四探針設置于一第四歐姆 接觸電極上，所述第一歐姆接觸電極與所述第三歐姆接觸電極呈對角線設置；所述第二歐 姆接觸電極與所述第四歐姆接觸電極呈對角線設置；
[0017] 步驟22,對所述第一探針和第三探針通以設定大小的電流，測試所述第二探針和 所述第四探針之間的電位差；或，對所述第一探針和第三探針施加以設定大小的電壓，測試 所述第二探針和所述第四探針之間流過的電流；
[0018] 步驟23,判斷是否已獲取至少五組測試數據，如果沒有，改變電流的大小或電壓的 大小，重復步驟22;
[0019] 步驟24,依據所述測試數據繪制I-V電學性能圖。
[0020] 本發(fā)明的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，還包括以下步驟：
[0021] 步驟25,依據所述測試數據計算相鄰歐姆接觸電極間總電阻Rt;
[0022] 步驟26,以所述相鄰歐姆接觸電極間總電阻Rt為縱坐標，歐姆接觸電極之間的距 離L為橫坐標，做出Rt-L之間的關系曲線；
[0023]步驟27,依據以下計算式：/?,= ，于所述關系曲線上作圖獲得Rsh W 和R。；
[0024] 其中，R。為金屬-半導體接觸電阻，Rsh為歐姆接觸電極之間的有源層的薄層電阻， L為歐姆接觸電極之間的間隔，W為歐姆接觸電極的寬度；
[0025]步驟28,依據以下公式尺、4 =2%^和Pe =ReWLt計算比接觸電 阻率，其中，Rsk為歐姆接觸電極下邊的有源層的薄層電阻，Rsk與Rsh相差很小，Lx為傳輸長 度，P。為比接觸電阻率。
[0026] 本發(fā)明的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，還包括步驟29,對所述第一預定結構 樣品的比接觸電阻率和所述第二預定結構樣品的比接觸電阻率進行對比。
[0027] 本發(fā)明的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，對所述第一預定結構樣品和/或所述 第二預定結構樣品于設定溫度下進行熱處理后，測試并計算熱處理后的樣品的比接觸電阻 率。
[0028] 有益效果：由于采用以上技術方案，本發(fā)明用于測試碳化硅器件的歐姆接觸，測試 準確度高，便于進行對比試驗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明的方法流程示意圖；
[0030] 圖2為Au/Si/Ti/SiC體系在不同熱處理溫度條件時的I-V曲線關系；
[0031] 圖3為Au/Si/Ti/SiC體系不進行熱處理的SEM表面形貌照片；
[0032] 圖4為Au/Si/Ti/SiC體系500°C熱處理后的SEM表面形貌照片。
【具體實施方式】
[0033] 下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其 他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0034] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。
[0035] 下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。
[0036] 由于在一些極端條件和惡劣環(huán)境下，碳化硅器件的性能遠遠超過硅（Si)器件和 砷化鎵（GaAs)，為了攻克碳化硅材料襯底與金屬接觸的技術難點，需要進行大量的研究，參 照圖1，本發(fā)明提供碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，其中，包括以下步驟：
[0037] 步驟1，準備第一預定結構樣品和第二預定結構樣品，第一預定結構樣品和第二預 定結構樣品上分別形成多個歐姆接觸電極組，每一組歐姆接觸電極組包括四個呈設定間隔 設置的歐姆接觸電極；
[0038] 步驟2,測試并獲得每一組歐姆接觸電極組的電學性能，以第一預定結構樣品作為 參考測試樣品；
[0039] 步驟3,對第一預定結構樣品的電學性能和第二預定結構樣品的電學性能進行對 比。
[0040] 本發(fā)明的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，歐姆接觸電極具有相同的形狀和大 小。歐姆接觸電極的形狀可以為長方形或正方形結構，每一個歐姆接觸電極具有相同的長 度和寬度。在一些具體測試中，當采用大電流或大電壓的測試情況下，歐姆接觸電極不應當 出現尖角，以避免尖放電。
[0041] 本發(fā)明的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，多組歐姆接觸電極組包含的歐姆接觸 電極分別具有不同的設定間隔。
[0042] 本發(fā)明的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，設定間隔可以為50 μ m、100 μ m、 150 μ m、200 μ m 或 250 μ m。
[0043] 在制備預定結構樣品時，于碳化硅器件上生成多個歐姆接觸電極，每一行中歐姆 接觸電極之間的間隔可以依次呈等差數列排列，以設定間隔相等的四個歐姆接觸電極作為 一組歐姆接觸電極組實施測試。每一個所述歐姆接觸電極組的電學性能的測試步驟如下：
[0044] 步驟21，一第一探針設置于一第一歐姆接觸電極上，一第二探針設置于一第二歐 姆接觸電極上，一第三探針設置于一第三歐姆接觸電極上，一第四探針設置于一第四歐姆 接觸電極上，第一歐姆接觸電極與第三歐姆接觸電極呈對角線設置；第二歐姆接觸電極與 第四歐姆接觸電極呈對角線設置；
[0045] 步驟22,對第一探針和第三探針通以設定大小的電流，測試第二探針和第四探針 之間的電位差；或，對第一探針和第三探針施加以設定大小的電壓，測試第二探針和第四探 針之間流過的電流；
[0046] 步驟23,判斷是否已獲取至少五組測試數據，如果沒有，改變電流的大小或電壓的 大小，重復步驟22 ;
[0047] 步驟24,依據測試數據繪制I-V電學性能圖。
[0048] 本發(fā)明的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，對第一預定結構樣品和/或第二預定 結構樣品于設定溫度下進行熱處理后，重復步驟2至步驟3。
[0049] 一種具體實施例，第一預定結構樣品或第二預定結構樣品可以采用Au/Si/Ti/SiC 體系的歐姆接觸電極，以未經熱處理的Au/Si/Ti/SiC體系的歐姆接觸電極的樣品作為參 考樣品，對參考樣品分別于為300°C、400°C、500°C、600°C、700°C熱處理后，獲取測試數據， 以繪制I-V電學性能圖，參照圖2為參考樣品及不同熱處理后的測試數據繪制的I-V電學 性能圖。本發(fā)明便于進行對比試驗。
[0050] 本發(fā)明的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，還包括以下步驟：
[0051] 還包括以下步驟：
[0052] 步驟25,依據所述測試數據計算相鄰歐姆接觸電極間總電阻Rt ;
[0053] 步驟26,以所述相鄰歐姆接觸電極間總電阻Rt為縱坐標，歐姆接觸電極之間的距 離L為橫坐標，做出Rt-L之間的關系曲線；
[0054] 步驟27,依據以下計算式：& =2及，于所述關系曲線上作圖獲得Rsh W 和R。；
[0055] 其中，R。為金屬-半導體接觸電阻，Rsh為歐姆接觸電極之間的有源層的薄層電阻， L為歐姆接觸電極之間的間隔，W為歐姆接觸電極的寬度； RL
[0056] 步驟28,依據以下公式、心和pc =RcWLt計算比接觸電 WlxSK 阻率，其中，Rsk為歐姆接觸電極下邊的有源層的薄層電阻，Rsk與Rsh相差很小，Lx為傳輸長 度，P。為比接觸電阻率。
[0057] 本發(fā)明的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，還包括步驟29,對第一預定結構樣品 的比接觸電阻率和第二預定結構樣品的比接觸電阻率進行對比。
[0058] 為了探究表面形貌對歐姆接觸性能的影響，使用高分辨SEM(scanningelectron microscope,掃描電子顯微鏡）對采用Au/Si/Ti/SiC體系的歐姆接觸電極的樣品表面及 500°C熱處理后的樣品表面形貌進行了研究。參照圖3至圖4, 500°C熱處理后的樣品表面形 貌較為光滑平整，而光滑平整的樣品表面，對提高歐姆接觸的性能有很大促進作用。
[0059] 本發(fā)明用于測試碳化硅器件的歐姆接觸，測試準確度高，便于進行對比試驗。
[0060] 以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的實施方式及保護范 圍，對于本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本發(fā)明說明書及圖示內容所作出的 等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發(fā)明的保護范圍內。
【權利要求】
1. 碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，準備第一預定結構樣品和第二預定結構樣品，所述第一預定結構樣品和所述第 二預定結構樣品上分別形成多個歐姆接觸電極組，每一組所述歐姆接觸電極組包括四個呈 設定間隔設置的歐姆接觸電極，以所述第一預定結構樣品作為參考測試樣品； 步驟2,測試并獲得每一組所述歐姆接觸電極組的電學性能； 步驟3,對所述第一預定結構樣品的電學性能和所述第二預定結構樣品的電學性能進 行對比。
2. 根據權利要求1所述的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，其特征在于，所述歐姆接 觸電極具有相同的形狀和大小。
3. 根據權利要求1所述的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，其特征在于，多組所述歐 姆接觸電極組包含的歐姆接觸電極分別具有不同的設定間隔。
4. 根據權利要求3所述的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，其特征在于，所述設定間 隔為 50μm、100μm、150μm、200μm或 250μm。
5. 根據權利要求I所述的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，其特征在于， 對所述第一預定結構樣品和/或所述第二預定結構樣品于設定溫度下進行熱處理后， 重復步驟2至步驟3。
6. 根據權利要求5所述的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，其特征在于，所述設定溫 度為 300?、400?、500?、600?、或 700?。
7. 根據權利要求1所述的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，其特征在于，每一個所述 歐姆接觸電極組的電學性能的測試步驟如下： 步驟21，一第一探針設置于一第一歐姆接觸電極上，一第二探針設置于一第二歐姆接 觸電極上，一第三探針設置于一第三歐姆接觸電極上，一第四探針設置于一第四歐姆接觸 電極上，所述第一歐姆接觸電極與所述第三歐姆接觸電極呈對角線設置；所述第二歐姆接 觸電極與所述第四歐姆接觸電極呈對角線設置； 步驟22,對所述第一探針和第三探針通以設定大小的電流，測試所述第二探針和所述 第四探針之間的電位差；或，對所述第一探針和第三探針施加以設定大小的電壓，測試所述 第二探針和所述第四探針之間流過的電流； 步驟23,判斷是否已獲取至少五組測試數據，如果沒有，改變電流的大小或電壓的大 小，重復步驟22 ; 步驟24,依據所述測試數據繪制I-V電學性能圖。
8. 根據權利要求7所述的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，其特征在于，還包括以下 步驟： 步驟25,依據所述測試數據計算相鄰歐姆接觸電極間總電阻Rt ; 步驟26,以所述相鄰歐姆接觸電極間總電阻Rt為縱坐標，歐姆接觸電極之間的距離L為橫坐標，做出Rt-L之間的關系曲線； 步驟27,依據以下計算式：=2' + _￥_ ，于所述關系曲線上作圖獲得Rsh和R。； 其中，R。為金屬-半導體接觸電阻，Rsh為歐姆接觸電極之間的有源層的薄層電阻，L為 歐姆接觸電極之間的間隔，W為歐姆接觸電極的寬度； 步驟28,依據以下公式/?, 、心=24^和Pe =ReWLt計算比接觸電阻 WKSK 率，其中，Rsk為歐姆接觸電極下邊的有源層的薄層電阻，Lx為傳輸長度，P。為比接觸電阻 率。
9. 根據權利要求8所述的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，其特征在于，還包括步驟 29,對所述第一預定結構樣品的比接觸電阻率和所述第二預定結構樣品的比接觸電阻率進 行對比。
10. 根據權利要求1所述的碳化硅器件的歐姆接觸測試方法，其特征在于，對所述第一 預定結構樣品和/或所述第二預定結構樣品于設定溫度下進行熱處理后，測試并計算熱處 理后的樣品的比接觸電阻率。
【文檔編號】G01R27/14GK104316771SQ201410669159
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權日:2014年11月20日
【發(fā)明者】張永平, 辛帥, 王浩, 王碩 申請人:上海儀電電子股份有限公司