Metalizzazione su superfici di SiC: Contatti ohmici di Nisu 4H-SiC tramite processi laser

La formazione dei contatti ohmici sul lato posteriore dei dispositivi di SiC è particolarmente importante poiché una barriera ad alto potenziale tende a formarsi all'interfaccia tra la maggior parte dei metalli e il SiC. Ciò si traduce in un basso trasporto di corrente, una bassa velocità di commutazione e un aumento dissipazione di potenza. Per questi motivi il substrato viene assottigliato sul lato posteriore del dispositivo per ridurre il contributo resistivo e la fase di riduzione dello spessore del wafer è necessariamente effettuata nella tecnologia SiC per ridurre al minimo la resistenza totale del dispositivo. Il lavoro di ricerca di questa tesi di dottorato è finalizzato allo studio del processo di Laser Annealing (LA) per la formazione di contatti ohmici. Questo metodo rappresenta infatti una valida soluzione per ottenere il contatto ohmico tramite silicidazione e con un limitato trasferimento di calore. Inoltre, il suo utilizzo nella formazione di contatti ohmici posteriori consente la possibilità di completare prima il lato anteriore del dispositivo e di elaborare il contatto sul retro senza limitazione sull'assottigliamento dei wafers. Negli esperimenti riportati nella tesi, eseguiti in collaborazione con STMicroelectronics e CNR-IMM HQ Catania, sono state effettuate diverse analisi con differenti condizioni laser (numero di impulsi, densità di energia). La caratterizzazione delle strutture di contatto ohmiche dopo LA è stata analizzata combinando la Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS) con la diffrazione dei raggi X, la TEM trasversale, la spettroscopia a raggi X a dispersione di energia (EDX) e le misurazioni della cosiddetta "sheet resistance" (Rs). Le simulazioni numeriche, per la temperatura massima e per le fasi ottenute dopo LA, sono state confrontate con dati sperimentali e utilizzate per valutare l'evoluzione dinamica dei processi. I risultati più rilevanti riguardano la dipendenza di Rs dalla densità di energia del laser e dal numero di impulsi, in combinazione con il rilevamento della fase formata e la localizzazione degli atomi di C. Questi aspetti sono rilevanti per il confronto con i modelli fenomenologici proposti di formazione dei contatti ohmici. I risultati sperimentali mostrano che una densità di energia di soglia di 2,4 J/cm2 è necessaria per dare origine alla formazione di siliciuro: a questa energia si forma un sottile strato di Ni3Si (fase cubica) all'interfaccia Ni/SiC con presenza di piccoli cluster di carbonio. A una densità di energia più elevata (3,2 J/cm2) lo spessore dello strato di Ni3Si aumenta con l'aumento simultaneo del numero e delle dimensioni dei cluster di carbonio. L'aumento della densità di energia del laser con un impulso a 3,8 J/cm2 mostra la formazione di un sottile strato di fase ortorombica Ni2Si, che si ridistribuisce in superficie con l'aumentare del numero di impulsi laser (2X, 3X). La presenza della suddetta fase e dei cluster di carbonio, con diverse dimensioni e localizzazioni, sono gli aspetti dinamici più importanti per la formazione dei contatti ohmici di Ni su 4H-SiC, che è ancora un problema aperto, dove diversi meccanismi intervengono per determinare la fase finale di conduzione.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2022

Author dc:creator

• CASTORINA, SILVIA

Contributors dc:contributor

• CALCAGNO, Lucia

• Laser annealing, Silicon Carbide, ohmic contacs
• Laser annealing, Carburo di silicio, contatti ohmici

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/581417

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/581417