應用分享 | 電阻率測試對碳化硅半導體的意義

隨著(zhù)全球對能源需求的不斷增加，特別是在電動(dòng)或混合動(dòng)力汽車(chē)和可再生能源管理這些領(lǐng)域，人們越來(lái)越注重以較低的電力消耗為目標，因此能在高頻、高溫、高壓環(huán)境下工作的第三代半導體材料碳化硅（SiC）逐漸受到了廣泛的關(guān)注。目前碳化硅產(chǎn)業(yè)已成為全球范圍內一個(gè)新興的高技術(shù)行業(yè)，涵蓋了材料、器件、模塊以及應用等多個(gè)方面的產(chǎn)業(yè)鏈。

然而，在生產(chǎn)和制備過(guò)程中應怎樣確保SiC的穩定性和工作效率呢？較基礎、高效的方式就是準確測量它們的電阻率或電導率。按照摻雜后SiC的電阻率來(lái)分類(lèi)，碳化硅襯底主要有導通型襯底和半絕緣襯底兩種，如下圖所示。

 

導電型SiC襯底可以利用N和Al作為摻雜劑來(lái)實(shí)現N型和P型的導電性。目前市場(chǎng)上的主要產(chǎn)品是N型的，其電阻率處于0.015~0.030mΩ·cm的區間內?？赏ㄟ^(guò)在導電型碳化硅基底上制作碳化硅同質(zhì)外延片來(lái)制造肖特基二極管、MOSFET等功率器件，這些器件在新能源汽車(chē)、軌道交通和大功率輸電變電等多個(gè)領(lǐng)域應用。由于導通型碳化硅襯底具有低電阻率，它特別適合用于垂直型功率器件的制造，其主要目標是減少串聯(lián)電阻并降低功率損耗。

與導電襯底不同，半絕緣型SiC襯底電阻率則需要高于105Ω·cm（國際上高于108 Ω·cm）。通過(guò)在半絕緣襯底上生長(cháng)氮化鎵（GaN）外延層制得碳化硅基氮化鎵外延片。而后可進(jìn)一步制成HEMT等微波射頻器件，半絕緣襯底相對具有較高的電阻率，多用于橫向高頻器件制造中，用來(lái)減小寄生阻抗，在5G通訊和新一代智能互聯(lián)、器件上具備廣闊的應用空間。

因此，通過(guò)測量SiC襯底的電阻率可以快速判斷其適用于制備成何種器件?，F階段常用的電阻率測試方法包括：四探針?lè )?、范德堡法、非接觸式電容技術(shù)以及非接觸式渦流法等。 

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

德國Freiberg Instruments 電阻率測試儀（RESmap ）在對低電阻率晶錠和晶圓進(jìn)行非接觸式測量方式上擁有非常重要的重復性SiC｜ Si | Ge | 化合物半導體 | 寬帶隙 | 材料 | 金屬 | 導電 | 氧化物和氮化物[ Ge | Si | SiC | InP | GaAs | GaN | InAs以及更多]