SiC 電力電子器件金屬接觸研究現狀與進展*

黃玲琴 朱靖 馬躍 梁庭 雷程 李永偉 谷曉鋼?

1) (江蘇師范大學電氣工程及自動化學院, 徐州 221000)

2) (中北大學, 儀器科學與動態測試教育部重點實驗室, 太原 030051)

(2021 年4 月11 日收到; 2021 年6 月27 日收到修改稿)

1 引 言

第三代半導體碳化硅 (SiC)具有寬禁帶、高臨界擊穿電場、高熱導率等優異性能, 是制備高溫、高頻、大功率、低功耗器件的理想半導體材料. 對比Si 器件, SiC 器件的品質因數優越103以上, 使用SiC 器件的電力系統可以節能達70%[1,2]. 因此,在當前環境污染日益嚴重, 能源日趨緊張的社會背景下, SiC 電力電子器件的研制和發展非常重要.

目前, 基于SiC 的二極管、場效應晶體管(MOSFET)、晶閘管、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)等器件得到了一定的應用[3]. 然而, SiC 材料特性的優勢并沒有在SiC 器件性能中得以充分發揮, 原因在于SiC 器件研制中的一些關鍵技術難題未能解決, 成為了阻礙SiC 器件發展和應用的瓶頸, 其中金屬接觸問題就是當前迫切需要解決的關鍵問題[4-15].

金屬/SiC 可形成歐姆接觸或肖特基接觸, 其性能的好壞直接關系到器件的效率、增益、開關速度等性能指標. 制備低電阻高穩定的SiC 歐姆接觸和整流特性良好的肖特基接觸是決定SiC 在高溫、高頻、大功率、低功耗器件領域應用潛力得以充分發揮的關鍵. 然而, 良好的SiC 歐姆接觸尤其是p型SiC 歐姆接觸難以制備, SiC 肖特基接觸整流特性還有待進一步改善.

本文針對SiC 電力電子器件高性能金屬接觸制備難題, 首先對SiC 歐姆接觸和肖特基接觸研究現狀進行分析, 揭示了決……