Szilícium-karbid elektromos minősítése
Napjaink félvezető gyártástechnológiájának rohamos fejlődése újabb és újabb alapanyagok felhasználását igényli és teszi lehetővé. Az új alapanyagok némelyike azonban az eddig megszokott és nagyon sokat használt szilíciumtól sok paraméterben olyan mértékben különbözik, ami jelentősen eltérő jellegű viselkedést is okoz. Ilyen anyag a nagy széles tiltott sávú szilícium-karbid is, mely egyre nagyobb teret hódít a félvezetőiparban. Különleges tulajdonságai miatt jól alkalmazható teljesítményfélvezetők és űreszközök alapanyagaként.
A széles körben alkalmazott minősítő mérőberendezéseket jellemzően szilícium, illetve általában keskenyebb tiltott sávú félvezetők mérésére fejlesztették és optimalizálták. Ahogy a szilícium-karbid egyre hangsúlyosabban jelenik meg az iparban, egyre sürgetőbben merül fel, hogy a szükséges méréstechnikák rendelkezésre álljanak szilicium-karbid minősítésére is. Sok szilíciumra optimalizált méréstechnika hardverét tekintve alkalmas lehet szilicium-karbid minősítésére is. Természetes módon adódik, hogy első lépésként a mérési paraméterek megfelelő beállításával, illetve a kiértékelés szükséges mértékű átdolgozásával ezeket az eszközöket alkalmassá tegyük széles tiltott sávú félvezetők minősítésére is.
A dolgozat a jelenleg leginkább elterjedt és alapvető C-V és V-Q elektromos minősítő mérések alkalmazhatóságát vizsgálja egészen a mérések elméletétől a kiértékelési algoritmusokig. A kidolgozott eljárások felhasználásával méréseket is végeztem, amelyekkel a módszerek használhatóságát demonstrálom.
A V-Q minősítő eljárás esetében a jó minőségű oxiddal ellátott epitaxiális szilícium-karbid minták jellegre is különlegesen viselkednek, így a félvezetőfizikai elméletből kiindulva új kiértékelési eljárást dolgoztam ki. A szilícium-karbid nagyfrekvenciás C-V mérésével kapcsolatban megmutatom, hogy csak az anyagi paraméterek megfelelő beállításával és a szilíciumra kifejlesztett kiértékelési móddal MOS és Schottky mérések egyaránt elvégezhetőek. A félvezető-oxid határfelület állapotsűrűségének minősítésére használt szimultán nagy- és kisfrekvenciás C-V mérés esetében elméleti úton megmutatom, hogy a jellegében eltérő viselkedés ellenére a szilíciumra kifejlesztett kiértékelési eljárás szilícium-karbiddal is működik, sőt mély kiürítésben is, tehát lényegesen szélesebb sávelhajlás tartományban szolgáltat számszerűleg értelmezhető eredményt.
Ezúton mondok köszönetet a Semilabnak a munkában nyújtott segítségért és a szükséges mérőberendezések biztosításáért.
szerző
-
Czett Andor
villamosmérnöki
nappali
konzulens
-
Dr. Mizsei János
Egyetemi tanár, Elektronikus Eszközök Tanszék
