Fabrications and Characterization of High Temperature, High Voltage Ni/6H-SiC and Ni/4H-SiC Schottky Barrier Diodes

고온, 고전압 Ni/4H-SiC 및 Ni/6H-SiC Schottky 다이오드의 제작 및 전기적 특성 연구

Ni/SiC Schottky diodes have been fabricated using epitaxial 4H-SiC and 6H-SiC wafers. The epitaxial n-type layers were grown on $n^{+}$ substrates, with a doping density of 4.0$\times$10$^{16}$ c $m^{-3}$ and a thickness of 10${\mu}{\textrm}{m}$. Oxide-termination has been adopted in order to obtain high breakdown voltage and low leakage current. The fabricated Ni/4H-SiC and Ni/6H-SiC Schottky barrier diodes show excellent rectifying characteristics up to the measured temperature range of 55$0^{\circ}C$. In case of oxide-terminated Schottky barrier diodes, breakdown voltage of 973V(Ni/4H-SiC) and 920V(Ni/6H-SiC), and a very low leakage current of less than 1nA at -800V has been observed at room temperature. On non-terminated Schottky barrier diodes, breakdown voltages were 430V(Ni/4H-SiC) and 160v(Ni/6H-SiC). At room temperature, SBH(Schottky Barrier Height), ideality factor and specific on-resistance were 1.55eV, 1.3, 3.6$\times$10$^{-2}$ $\Omega$.$\textrm{cm}^2$ for Ni/4H-SiC Schottky barrier diodes, and 1.24eV, 1.2, 2.6$\times$10$^{-2}$$\Omega$.$\textrm{cm}^2$/ for Ni/SH-SiC Schottky barrier diodes, respectively. These results show that both Ni/4H-SiC and Ni/6H-SiC Schottky barrier diodes are very promising for high-temperature and high power applications.s..

본 논문에서는 nickel/silicon carbide(Ni/SiC) 접합에 의한 Schottky 다이오드를 제작하고, 그 전기적 특성을 조사하였다. Ni/4H-SiC의 경우, 산화막 모서리 단락을 하였을 때 상온에서 973V의 역방향 항복전압이 측정되었으며 이는 모서리 단락되지 않은 Schottky 다이오드의 역방향 항복전압 430V에 비해 매우 높았다. Ni/6H-SiC Schottky 다이오드의 경우, 산화막으로 모서리 단락시켰을 때와 시키지 않았을 때의 역방향 항복전압은 각각, 920V와 160V 였다. 고온에서의 소자 특성도 매우 좋아서 Ni/4H-SiC Schottky 다이오드와 Ni/6H-SiC Schottky 다이오드 모두 300℃까지 전류 특성의 변화가 거의 없었으며 550℃에서도 양호한 정류 특성을 보였다. 상온에서의 Schottky barrier height와 이상인자(ideality factor) 및 specific on-resistance는 Ni/4H-SiC의 경우는 1.55eV, 1.3, 3.6×10/sup -2/Ω·㎠이었으며 Ni/6H-SiC Schottky 다이오드의 경우에 1.24eV, 1.2, 2.6×10/sup -2Ω·㎠/로 나타났다. 실험 결과 Ni/4H-SiC 및 Ni/6H-SiC Schottky 다이오드 모두 고온, 고전압 소자로서 우수한 특성을 나타냄이 입증되었다.