book/SiC/Selective Doping in Silicon Carbide Power Devices.md

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2024-04-04 18:13:39 +08:00
# Abstract
SiC 掺杂一般使用离子注入的方法,在那之后需要高温退火(超过 1500 摄氏度)来电激活,因此会对结构有影响。
# Introduction
SiC 离子注入掺杂相关的效应包括 crystal damageamorphization and recrystallizationdopingannealingcontact formation 等。
也有非离子注入掺杂的方法,包括 alternative annealing techniqueslaser activation processes in specific environments
high-temperature annealing of metal films based on p-type dopant species 等。
# Background on Selective Doping in SiC Power Devices
一般使用 Al 作 p 掺杂P 和 N 作 n 掺杂。它们作为替位杂质时有电活性,其中 N 替 C 位P 和 Al 替 Si 位。
杂质的电离能与替位的位置六角还是立方有关N 和 P 的电离能较低电离率较高50% 到 100%
而 Al 的电离能较高200 到 250 meV电离率较低5% 到 30%)。
![image-20240404163156998](assets/image-20240404163156998.png)
电离能与浓度有关,一个经验公式是:
$$
E_{\text{A}} = E_0 - \alpha N^{1/3}
$$
其中 $\alpha$ 的值通常是 2 到 4 $\times 10^{-5}$ meV cm。
在 Si 中,使用离子注入和离子扩散的方法都可以掺杂;但在 SiC 中,离子迁移非常困难,因此只能使用离子注入的方法。
# n-Type and p-Type Ion-Implantation Doping of SiC
TODO: 退火发生在哪一步?是外延中掺杂之后也需要退火,还是只有离子注入后才需要退火?
常温离子注入会引入过多缺陷,因此一般使用高温离子注入,使得产生的缺陷能够动态地修复。
离子注入后的退火一般也需要高温(超过 1500 摄氏度),它除了激活离子、将缺陷移动到替位、修复一些缺陷。
低温下,离子注入的浓度有极限,高的离子浓度需要高温下的离子注入。