應用分享 | 電阻率測試對碳化硅半導體的意義

隨著全(quan)(quan)球對能源(yuan)需求的(de)不斷增加，特別是在(zai)電動(dong)或混合動(dong)力汽車和可再(zai)生能源(yuan)管(guan)理這些(xie)領域(yu)，人們越來越注重(zhong)以較低(di)的(de)電力消耗為目(mu)標，因(yin)此(ci)能在(zai)高(gao)頻、高(gao)溫、高(gao)壓環境(jing)下工作的(de)第(di)三代(dai)半(ban)導體材(cai)料(liao)碳化(hua)硅（SiC）逐漸受到了廣(guang)泛的(de)關注。目(mu)前碳化(hua)硅產(chan)業已成為全(quan)(quan)球范圍內一個(ge)新(xin)興的(de)高(gao)技術行業，涵(han)蓋了材(cai)料(liao)、器件、模(mo)塊以及應用(yong)等(deng)多個(ge)方(fang)面的(de)產(chan)業鏈(lian)。

然(ran)而，在生(sheng)產和(he)制(zhi)備過程(cheng)中應怎樣確(que)保SiC的(de)穩定性和(he)工作效率(lv)呢(ni)？較基礎、高(gao)效的(de)方式就是準確(que)測量(liang)它(ta)們的(de)電阻率(lv)或電導率(lv)。按照摻雜后(hou)SiC的(de)電阻率(lv)來分類(lei)，碳化硅襯(chen)底(di)主要(yao)有導通型襯(chen)底(di)和(he)半絕緣襯(chen)底(di)兩種，如下(xia)圖所示。

 

導(dao)電(dian)型(xing)(xing)SiC襯(chen)(chen)底可(ke)(ke)以利用N和(he)Al作為摻雜(za)劑來實現N型(xing)(xing)和(he)P型(xing)(xing)的(de)(de)導(dao)電(dian)性。目前市場上(shang)的(de)(de)主要產品是N型(xing)(xing)的(de)(de)，其(qi)電(dian)阻率(lv)(lv)處于0.015~0.030mΩ·cm的(de)(de)區間內。可(ke)(ke)通過在(zai)導(dao)電(dian)型(xing)(xing)碳(tan)化(hua)硅(gui)基底上(shang)制(zhi)作碳(tan)化(hua)硅(gui)同質(zhi)外延(yan)片來制(zhi)造肖特基二(er)極管、MOSFET等功率(lv)(lv)器件(jian)(jian)，這(zhe)些器件(jian)(jian)在(zai)新能源汽(qi)車、軌(gui)道交通和(he)大功率(lv)(lv)輸(shu)電(dian)變(bian)電(dian)等多(duo)個領域應用。由于導(dao)通型(xing)(xing)碳(tan)化(hua)硅(gui)襯(chen)(chen)底具(ju)有低電(dian)阻率(lv)(lv)，它特別適合(he)用于垂直(zhi)型(xing)(xing)功率(lv)(lv)器件(jian)(jian)的(de)(de)制(zhi)造，其(qi)主要目標是減少串聯電(dian)阻并降低功率(lv)(lv)損耗。

與(yu)導(dao)電(dian)襯底不同，半(ban)絕(jue)緣型SiC襯底電(dian)阻率則需要高(gao)于105Ω·cm（國(guo)際上高(gao)于108 Ω·cm）。通過在(zai)半(ban)絕(jue)緣襯底上生長氮化(hua)(hua)鎵(jia)（GaN）外(wai)延層制得(de)碳(tan)化(hua)(hua)硅基(ji)氮化(hua)(hua)鎵(jia)外(wai)延片。而(er)后可進一步制成HEMT等微波射(she)頻(pin)器件，半(ban)絕(jue)緣襯底相(xiang)對(dui)具有較(jiao)高(gao)的電(dian)阻率，多用于橫向(xiang)高(gao)頻(pin)器件制造中，用來(lai)減小寄(ji)生阻抗(kang)，在(zai)5G通訊和新一代智能互聯、器件上具備廣闊的應用空間。

因此，通過測(ce)(ce)量SiC襯(chen)底的電阻(zu)率可以(yi)快速判(pan)斷(duan)其適用于制(zhi)備成何種(zhong)器件。現階段常用的電阻(zu)率測(ce)(ce)試方法(fa)包(bao)括：四探針法(fa)、范德(de)堡法(fa)、非接觸式電容技術以(yi)及非接觸式渦(wo)流(liu)法(fa)等。 

資料來(lai)源：Electrical characterization and modeling of SiC IC test structures和天科合達招股說明書(shu)等。 

德(de)國Freiberg Instruments 電(dian)阻率測(ce)試儀（RESmap ）在對(dui)低電(dian)阻率晶(jing)錠和晶(jing)圓進行非(fei)接觸式測(ce)量方(fang)式上擁(yong)有非(fei)常重(zhong)要的(de)重(zhong)復性SiC｜ Si | Ge | 化(hua)合(he)物(wu)半(ban)導體 | 寬(kuan)帶(dai)隙 | 材(cai)料(liao) | 金屬 | 導電(dian) | 氧(yang)化(hua)物(wu)和氮化(hua)物(wu)[ Ge | Si | SiC | InP | GaAs | GaN | InAs以(yi)及更多]