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本研究探究了CF4和SF6等离子处理对Al掺杂p型4H-SiC Ohmic接触特性的影响。结果表明，CF4处理导致表面污染和化学改性，接触电阻增至3.2×10?1Ω·cm2，而SF6处理表面接近 stoichiometric，接触电阻降至3.9×10?4Ω·cm2，优于未处理样品。XPS分析表明，CF4处理产生碳、氟和氧相关污染物，而SF6处理保持表面完整性。
崔在荣|金东辉|元大翰|金贤俊|李正秀
韩国浦项科技大学（POSTECH）电气工程系，浦项，37673
摘要
研究了CF4或SF6等离子体处理对Al注入的p型4H-SiC接触特性的影响。经CF4等离子体处理的样品表现出严重的接触退化，其特定接触电阻（ρc）高达3.2 × 10?1 Ω cm2，势垒高度（ΦB）增加到0.86 eV。相比之下，经SF6等离子体处理的样品的ρc仅为3.9 × 10?4 Ω cm2，ΦB为0.59 eV，与未蚀刻样品相当。X射线光电子能谱（XPS）分析显示，经CF4等离子体处理的表面受到明显的碳、氟和氧污染，包括石墨碳簇、氟碳物种和SiO2键合态。而经SF6等离子体处理的表面接近化学计量比，键合态与未蚀刻表面相似。这些结果表明，CF4等离子体会导致严重的表面污染和化学改性，而SF6等离子体则能更好地保持表面完整性，从而在p型4H-SiC上形成低电阻的欧姆接触。
引言
碳化硅（SiC），尤其是4H多型，由于其高击穿电场、优异的热导率和出色的化学稳定性，已成为领先的宽禁带半导体[1,2]。这些特性使4H-SiC非常适合高功率应用和恶劣环境条件。近年来，人们投入了大量努力开发基于SiC的CMOS技术，旨在将这些优势扩展到集成系统中[3],[4],[5]。然而，尽管如此，在SiC器件制造中，形成低电阻欧姆接触仍然是一个重大瓶颈[5,6]。
对于p型SiC来说，这一挑战尤为严峻，因为显著的金属-半导体势垒高度（ΦB）和受主掺杂剂的低电离效率阻碍了低特定接触电阻（ρc）的实现[7,8]。目前，基于Ti/Al的金属化方案被认为是最有效的方法之一，通常可以获得约10?4 Ω cm2的ρc值[9],[10],[11]。为了进一步提高接触性能，人们探索了多种方法，包括Ge注入[12]、C和Al的共注入[13]、将Ni掺入Ti/Al接触中[14]以及基于TiC的接触形成[15]。然而，这些研究主要集中在未蚀刻的SiC表面上制造的欧姆接触[9],[10],[11],[12],[13],[14],[15],[16],[17],[18]。
< />在这里，我们研究了在Al注入的p型4H-SiC上形成Ti/Al欧姆接触后的电学特性，这些接触在金属沉积前经过了CF4或SF6等离子体处理。使用圆形传输线方法（CTLM）结构提取了ρc，并分析了其随退火温度和表面化学性质的变化。通过高达425 K的温度依赖性测量来确定ΦB。X射线光电子能谱（XPS）用于表征等离子体引起的表面成分和化学键合的变化。
材料与方法
起始材料是一块6英寸、4°偏轴Si面（0001）的n型4H-SiC晶圆，具有11 μm厚的n型外延层，掺杂浓度为7 × 1015 cm?3。所有样品首先经过清洗过程，包括在120°C的过氧化硫混合物（SPM）中浸泡20分钟以去除有机污染物，然后在稀释的氢氟酸（DHF）中浸泡5分钟以去除自然氧化物。随后沉积了30 nm厚的SiO2层
电学特性
图2(a)显示了从7 μm间距的I–V特性斜率中提取的总电阻（Rtotal）作为退火温度的函数。所有沉积后的样品无论表面处理如何都表现出非线性的I–V行为。在950°C以上退火后，所有样品都显示出线性的I–V特性，证实了欧姆接触的形成。未蚀刻样品在950°C时I–V斜率的增加最为显著
结论
研究了CF4和SF6等离子体处理对p型4H-SiC上Ti/Al欧姆接触的影响。经SF6等离子体处理的样品的ρc为3.9 × 10?4 Ω cm2，与未蚀刻样品相当；而经CF4等离子体处理的样品则表现出严重退化，ρc增加到3.2 × 10?1 Ω cm2。使用TFE模型提取的ΦB值分别为未蚀刻样品的0.57 eV、经SF6等离子体处理的样品的0.59 eV和经CF4等离子体处理的样品的0.86 eV。XPS分析
CRediT作者贡献声明
崔在荣：撰写——原始草稿、方法论、概念化。金东辉：可视化。元大翰：数据管理。金贤俊：验证。李正秀：监督、资金获取。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了韩国国家研究基金会（NRF）的资助，该基金会由韩国政府（MSIT）提供支持[RS-2023-00266246]；以及韩国技术进步院（KIAT）的资助，该机构由韩国政府（MOTIE）提供支持[RS-2024-00401466，工业创新HRD计划]。
