¾ à k ı n É • ×; c å ¾ ˔ X ¢  ¹ ÅM X ì Äß Ã Å — ¤V R Ë Ž ì ŏ Œ

° ‚

ÇW c l” X ¢ ò & ÿß O Ë; c" e X c l Ž Ò Þ  Ö « ­ Ž  ï " e “ Ö «“ Ó Þù p §  ü” X ¢ 4H-÷ m ÇP  É b Ø  T © Ž

~

¾ à k ı n É •  ×; c å ¾ ˔ X ¢  ¹ ÅM X ì Äß Ã Å — ¤V R Ë Ž ì ŏ Œ

T „ ç ¡- ! H ^∗

„ 

· ¡ ¤ @ /† < Ɠ § ì ø ͕ ¸^ ‰õ † < Æl Õ ü t† < Æõ , „  Å Ò 561-756 (2004¸   2 Z 4 5{ 9  ~ à Î6 £ §, 2004¸   3 Z 4 2{ 9  þ j7 á x à º& ñ ‘ : r ~ à Î6 £ §)

\ P

€ Œ •ô  Ç ¨ 8 Š â , 7 £ ¤ “ ¦“ : r(500

^◦

C s  © œ) x 9  í ß – o ì  r0 Al \ " f  Œ •1 l x s  0 p xô  Ç Û ¼ G ' p" f > hµ 1 Ï`  ¦ 0 Aô  Ç  © œ

×

 æ כ ¹ô  Ç כ ¹“  “   š ¸b ”  ] X 8 ú ¤ \  › ' aô  Ç ƒ  ½ ¨\  ¦ z  ´r  % i  . : £ ¤ y , 4H-z  ´o – B H  s × ¼_  š ¸b ” ] X 8 ú ¤`  ¦ ”  / B N



© œI , “ ¦“ : r, í ß – o 0 Al \   © œr ç ß – ” ¸Ø  ¦ r &  „  l & h Ü ¼– Ð q  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó(ρ

c

)`  ¦ 8 £ ¤& ñ † < ÊÜ ¼– Ð+ ‹ Õ ª[ þ t_  ’  ø @

$ í

x 9  î ß –& ñ $ í `  ¦ q “ § S X ‰ “   % i  . s \  ¦ 0 AK " f 4H-z  ´o – B H  s × ¼\  Ä ºÃ ºô  Ç š ¸b ”  ] X 8 ú ¤ Ü ¼– Ð S X ‰ “   ) a TiW ü < Ni > \ P _  F K5 Å q[ þ t õ  Æ Ò– Ð Õ ª 0 A\   € ª œô  Ç F K5 Å q 8 £ x`  ¦ `  ¦ 2 ; ½ ¨› ¸_  š ¸b ”  ] X 8 ú ¤`  ¦  6   x # Œ z  ´ +

«

>`  ¦ % i  . ' Í   P :– Ð ”  / B N  © œI  z  ´+ « >\ " f  H Û ¼( ' a A ~ ½ Ód ” Ü ¼– Ð 7 £ x‚ à ̝ ) a TiW õ  TiW/Ti/Pt ½ ¨› ¸\  ¦

”

 / B N Õ þ ›! Q î ß –\ " f  © œr ç ß –(þ j@ / 300r ç ß –)\    • 2 ; q “ § r + « >   õ  glue layer(Ti)ü < capping layer(Pt)\  ¦ 7

£

x‚ Ã Ì t  · ú §“ É r TiW F K5 Å q ] X 8 ú ¤“ É r œ íl  q  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó(3 × 10

⁻⁵

Ω ·cm

²

) s  " f" fy  r ç ß –\    " f 7 £ x

  9 250r ç ß – s Ê ê\   H 2 C – Ð 7 £ x † < Ê`  ¦ S X ‰ “   % i  . s   H í ß –™ è 1 p x s  TiWõ  z  ´o – B H  s × ¼ > 

€ 

\  Û ¼ 9[ þ t # Q ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó(R

c

)_  7 £ x – Ð “  K  þ j7 á x& h Ü ¼– Ð 8 ú x q  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó(ρ

c

) s  7 £ x † < ÊÜ ¼– Ð [ O " î s 

 )

a  .   " f, Ti x 9  Pts  ü @ Җ РÒ'  > €  _  í ß – oH † d`  ¦ } Œ • Šҍ  H % i ½ + É`  ¦ à º' Ÿ † < Ê`  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  . ¿ º

 

P : z  ´+ « >“ É r “ ¦“ : r í ß – o ì  r0 Al (600

^◦

C, 20 % O

2

/N

2

) \ " f ¿ º t  š ¸b ”  ] X 8 ú ¤ ½ ¨› ¸(TiW/Ti/Ptü <

Ni/TaSi

x

/Pt)\  ¦ t “ ¦ þ j@ / 520r ç ß – z  ´+ « >`  ¦ z  ´r  % i  . r + « >   õ  Ni/TaSi

x

/Pt ½ ¨› ¸_  š ¸b ”  ] X 8 ú ¤

“ É

r 70 r ç ß – s Ê ê\  > €  \ " f_  í ß – o– Ð “   # Œ 8 £ ¤& ñ `  ¦ > 5 Å q à º' Ÿ ½ + É Ã º \ O % 3 Ü ¼ 9, TiW/Ti/Pt ½ ¨› ¸  H 520 r ç ß – t  €  •ç ß –_  q  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó_  7 £ x   H e ” % 3 t ë ß –,  © œ@ /& h Ü ¼– Ð î ß –& ñ & h Ü ¼– Ð  Œ •1 l x`  ¦ % i  .   

"

f, 0 A_  ¿ º t  z  ´+ « >_    õ \  ¦ : Ÿ x # Œ TiW/Ti/Pt_  F K5 Å q ] X 8 ú ¤ ½ ¨› ¸ Ä ºÃ ºô  Ç š ¸b ”  ] X 8 ú ¤ $ í 0 p x`  ¦  t

 9 \ P € Œ •ô  Ç ¨ 8 Š â \ " f î ß –& ñ $ í Ü ¼– Ð  Œ •1 l x s  0 p x† < Ê`  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3 Ü ¼ 9, † ¾ ÓÊ ê  1 l x ü < † ½ Ó/ B N l  1 p x \ P 

€

Œ

•ô  Ç ¨ 8 Š â \ " f_   Œ •1 l x s  כ ¹½ ¨÷ &  H G ' p" f 1 p x \ • ¸ & h 6   x s  | ¨ c à º e ” 6 £ §`  ¦ r  ô  Ç .

PACS numbers: 71.20.Nr, 73.40.Cg

Keywords: z  ´o – B H  s × ¼(Silicon Carbide), š ¸b ” ] X 8 ú ¤(Ohmic contacts), TLM ½ ¨› ¸

I. " e  ] Ø

‰ &

³F _   1 l x [ þ t“ É r „    o s À Ò# Qf ” Ü ¼– Ð+ ‹  € ª œô  Ç

¨ 8

Š â \ " f_  r Û ¼% 7 › ] j# Q\  ¦ 0 AK " f ´ ú §“ É r 7 á x À Ó_  G ' p" f[ þ t

`

 ¦ € 9 כ ¹– Ð “ ¦ e ”  . G ' p" f  H ü @ Ò_  & ñ ˜ Ð\  ¦  1 l x  ? / Â

Ò_  ( Ž É Ó' \  „  ² ú ˜r & Šҍ  H % i ½ + É`  ¦ à º' Ÿ  “ ¦ e ” Ü ¼ 9,

“

¦/ å L 7 á x_   1 l x { 9 à º2 Ÿ ¤ ´ ú §s  G ' p" f[ þ t s  כ ¹½ ¨÷ &“ ¦ e ” 



.  1 l x  í ß –\ O s  / å L5 Å q • ¸– Ð µ 1 τ  `  ¦ † < ÊÜ ¼– Ð" f s – Ð “  ô  Ç

¨ 8

Š ⠚ ¸% i s  &  ê ø Í   rë  H ] j– Ð @ /¿ º÷ &“ ¦ e ”  . ‰ & ³F    1

l

x   H í ß –™ è G ' p" f, 7 £ ¤, Lambda G ' p" f\  ¦ s 6   x # Œ / B Nƒ  q 

\

 ¦ › ¸] X  “ ¦ e ”  . Lambda G ' p" fë ß – t “ ¦  H C l  Û ¼ _  Å Ò$ í ì  r“   NO

_x

, CO, ò ø Í oà º™ è > _  Û ¼\  ¦ ×  ¦{ 9  à º

∗

E-mail: sk [email protected]



 H \ O  .   " f ‰ & ³F  Ê ê% ƒo  r Û ¼% 7 ›\  @ /ô  Ç > hµ 1 Ïs   Ö ¸ µ

1 Ïy  ”  ' Ÿ  ×  æ \  e ”  . s  Qô  Ç Ê ê% ƒo  r Û ¼% 7 ›`  ¦ ½ ¨‰ & ³  l

 0 AK " f  H NO

x

, CO, HC ° ú  “ É r Û ¼[ þ t`  ¦ 8 £ ¤& ñ ½ + É Ã º e ” 



 H G ' p" f_  > hµ 1 Ïs  € 9 à º& h s  . ¢ ¸ô  Ç, NO

x

Û ¼\  ¦ ×  ¦ s  l

 0 AK  NH

³

\  ¦ ™ D ¥½ + Ër &  NO

^x

\  ¦ ×  ¦ s  9  H r • ¸ s À Ò

#

Qt “ ¦ e ”   [1]. s   â Ä º_  r Û ¼% 7 ›\ " f NH

³

Û ¼\  ¦ y Œ ™ t

½ + É Ã º e ”   H G ' p" f € 9 כ ¹  . Û ¼ G ' p" f\  @ /ô  Ç > hµ 1 Ï

“ É

r ´ ú §s  r • ¸ s À Ò# Qt “ ¦ e ”  . Õ ª Q
 G ' p" f 1 p x`  ¦   1

l

x \  & h 6   x l  0 AK " f  H  1 l x _  ¨ 8 Š â \  @ /ô  Ç s K 

 s À Ò# Q4 R  ô  Ç .  1 l x _  C l  Û ¼ r Û ¼% 7 › 1 p x_ 

¨ 8

Š ⠓ É r { 9 ì ø Í& h “   „     Ҿ ¡ § s   Œ •1 l x½ + É Ã º e ”   H Õ ª כ õ   H



Ø Ô .   " f ì ø ͕ ¸^ ‰ G ' p" f\  ¦  1 l x _  C l  Û ¼ r Û ¼

% 7

›\  & h 6   x½ + É  â Ä º z  ´o – B H 1 p x`  ¦ s 6   x # Œ G ' p" f\  ¦ ] j Œ •ô  Ç



€   \ P & h “   €  \ " f  Å Ò y © œ§ 4 ô  Ç ` ‚\  ¦ t  · ú §  H  €  

-254-



Œ

•1 l x s  Ô  ¦ 0 p x  .   " f s  Qô  Ç ë  H ] j& h [ þ t`  ¦ K     l

 0 AK " f  H Ä »X O  x 9  p ² D G 1 p x t \ " f D h– Ðî  r ì ø ͕ ¸^ ‰, 7 £ ¤,

\ P

& h Ü ¼– Ð Ä ºÃ ºô  Ç ì ø ͕ ¸^ ‰\  ¦ s 6   xô  Ç Û ¼ G ' p" f_  > hµ 1 Ïs 

 Ö

¸µ 1 Ïy  s À Ò# Qt “ ¦ e ”  . Õ ª ×  æ 
, z  ´o – B H  s 

×

¼(silicon carbide)\  ¦ s 6   xô  Ç G ' p" fs  . V , “ É r { ç ß –  (E

_g

= 3.26 eV, 4H-z  ´o – B H  s × ¼ l ï  r) ì ø ͕ ¸^ ‰ ×  æ 
“   z 

´o – B H  s × ¼  H l ” > r_  z  ´o – B H s 
 > Ø Ô ³ o u ì ø ͕ ¸^ ‰

˜

Ð   8 Z  }“ É r „  l  © œõ  V , “ É r { ç ß –  Ü ¼– Ð “   # Œ “ ¦“ : r x 9 

“

¦Ø  ¦§ 4 6   x ì ø ͕ ¸^ ‰ ™ è \  & h 6   x s  0 p x # Œ ‰ & ³F   Ö ¸µ 1 Ïô  Ç

ƒ 

½ ¨ ”  ' Ÿ  ×  æ \  e ”   [2]. z  ´o – B H  s × ¼_    É r Ä º Ã

ºô  Ç : £ ¤f ç ×  æ \  
  H   É r V , “ É r { ç ß –   ì ø ͕ ¸^ ‰(GaN ü

< ZnO)\ " f ½ ¨‰ & ³s  j Ë µŽ  H \ P  í ß – o} Œ • + þ A$ í s  0 p x  



 H  כ s  . z  ´o – B H  s × ¼\  ¦ s 6   x # Œ Û ¼ G ' p" f\  ¦ ]

j Œ •   H ~ ½ ÓZ O “ É r ß ¼>  MOS(metal-oxide-semiconductor)

½

¨› ¸ü < MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) ½ ¨› ¸\  ¦ s 6   x # Œ ] j Œ • ) a   [3]. 8 ú ¤ B  F K 5

Å q(catalytic metal)\  ¦ s 6   x # Œ f  ¨‚ à ̝ ) a Û ¼– Ð “  ô  Ç ì ø Í

•

¸^ ‰ ³ ð€  _  „  l  „  • ¸• ¸    o\  ¦ s 6   x # Œ Û ¼[ þ t_  0 l x

•

¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ s  0 p x  . s M :_  ì ø ͕ ¸^ ‰ Û ¼ G ' p" f  H : Ÿ x



© œ& h Ü ¼– Ð S X ‰í ß –`  ¦ 7 £ x r v “ ¦ y Œ ™• ¸\  ¦ Z  } s l  0 AK  G ' p" f _  x 9   Òì  r \  y ' \  ¦  © œ‚ Ã Ì # Œ “ : r • ¸\  ¦ 7 £ x r †   . : Ÿ x © œ

&

h “   ì ø ͕ ¸^ ‰ G ' p" f_  “ : r • ¸  H 200 ∼ 500

^◦

C & ñ • ¸s  . s 



Qô  Ç, “ ¦“ : r x 9   € ª œô  Ç Û ¼_  \ P € Œ •ô  Ç ¨ 8 Š â \ " f  Œ •1 l x l  0

Aô  Ç z  ´o – B H  s × ¼ Û ¼ G ' p" f\  ¦ > hµ 1 Ï l  0 Aô  Ç Ù þ ˜d ”  l

Õ ü t“ É r ß ¼>  3t – Ð ì  r À Ó  ) a  . ' Í   P : “ ¦“ : r(600

^◦

C s

 © œ) x 9  í ß – o ì  r0 Al   Œ •1 l x 0 p xô  Ç š ¸b ” ] X 8 ú ¤ s “ ¦, ¿ º    P

:  H z  ´o – B H  s × ¼ MEMS(micro-electro-mechanical system) l Õ ü t, Õ ªo “ ¦ [ j   P : “ ¦“ : r J v f ç l Õ ü t s  .

‘

: r  7 Hë  H“ É r s ×  æ  © œ ×  æ כ ¹ô  Ç \ P € Œ •ô  Ç ¨ 8 Š â \ " f  Œ •1 l x  0

p

xô  Ç G ' p" f\  ¦ > hµ 1 Ï l  0 Aô  Ç ' Í   P : Ù þ ˜d ”  õ ] j“   š ¸b ”  ] X

8 ú ¤ \  › ' aô  Ç ? /6   x s  . ' Í   P :– Ð F K5 Å q`  ¦ Y V– Ð 7 £ x‚ Ã Ì ô 

Ç TiW/Ti/Pt ½ ¨› ¸ü < TiW ë ß –`  ¦ 7 £ x‚ à Ìô  Ç š ¸b ”  ] X 8 ú ¤ ½ ¨

›

¸\  ¦ ”  / B N  © œI  x 9  “ ¦“ : r(600

^◦

C  t )\ " f þ j@ / 308r ç ß –



t  š ¸b ”  ] X 8 ú ¤_     o õ & ñ `  ¦ r + « >`  ¦ % i  . s   â Ä º

š

¸b ”  ] X 8 ú ¤_     o õ & ñ `  ¦ · ú ˜l  0 AK  TLM(transmission line method) ½ ¨› ¸\  ¦ ] j Œ • # Œ F K5 Å q õ  z  ´o – B H  s × ¼ _  q  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó(ρ

_c

)_     o\  ¦ › ' a¹ 1 Ï % i  . ¿ º   P :– Ѝ  H 27 á x À Ó_  7 £ x‚ Ã Ì ½ ¨› ¸\  ¦ ° ú   H š ¸b ”  ] X 8 ú ¤`  ¦ ] j Œ • # Œ 1 l x r 

\

 ° ú  “ É r › ¸| \ " f z  ´+ « >`  ¦ † < ÊÜ ¼– Ð" f  © œ Ä ºÃ ºô  Ç š ¸b ” ] X  8

ú

¤ ½ ¨› ¸\  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨\  ¦ % i  . z  ´+ « >“ É r ”  / B N  © œI   



  7 á §  8 <  Ê “ ¦ z  ´] j  1 l x _  C l  Û ¼ ì  r0 Al “   í ß –



o ì  r0 Al (20 % O

²

/N

2

) \ " fü < “ ¦“ : r( l ó ø Í “ : r • ¸ 600

^◦

C)

\

" f 520r ç ß – t  z  ´r  % i  .  6   x ) a š ¸b ”  ] X 8 ú ¤“ É r ”  / B N

\

 z  ´+ « >\   6   x ÷ &% 3 ~   TiW/Ti/Pt ½ ¨› ¸ü < ‰ & ³F  n-+ þ A z  ´ o

– B H  s × ¼ 0 A\ " f ± ú “ É r ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó`  ¦ f ” Ü ¼– Ð ´ ú §s 

Fig. 1. Optical microscopy view of a gold plated 16-pin holder with samples and a heater welded to the pins.



6   x ÷ &  H Ni\  ¦ ] X 8 ú ¤ F K5 Å q Ü ¼– Ð  6   x “ ¦ Õ ª 0 A\  TaSi

^x

ü <

Pt\  ¦ 7 £ x‚ à Ìr †   ½ ¨› ¸, 7 £ ¤ Ni/TaSi

x

/Pt ½ ¨› ¸\  ¦ q “ § r + « >

% i  .

II. ÷ m Ç] M ö  ºü g Å õ m Í U ê s0 n É

‘

: r z  ´+ « >\   6   x ) a z  ´o – B H  s × ¼  H # Œ Q + þ AI _  J ? s

( (2H, 4H-, Õ ªo “ ¦ 6H-z  ´o – B H  s × ¼) ×  æ J ?s (  _

   † < Ê_  x 9 • ¸ ± ú Ü ¼ 9 ‰ & ³F   © œ ´ ú §s   6   x ÷ &“ ¦ e ”   H 4H-z  ´o – B H  s × ¼(0001)s   [4]. J ?s (   H p ² D G_  J ? s

(  \ O ^ ‰“   CREE\ " f ½ ¨{ 9 ô  Ç p-+ þ A l ó ø Í(2”)0 A\  1 µm

¿

ºa – Ð Z  } >  • ¸i ç  ) a n

⁺

-+ þ A_  \ x 8 £ x(1.1 × 10

¹⁹

cm

⁻³

)`  ¦



6   x % i  . €  $  ï  r q   ) a z  ´o – B H  s × ¼ J ?s (   H 2é ß –

>

_  ß ¼ 2 ;_ ç õ & ñ `  ¦  • 2 ; . ' Í   P : é ß –> _  ß ¼ 2 ;_ ç “ É r H

₂

SO

₄

:H

₂

O

₂

\  ¦ 2.5:1_  q Ö  ¦ – Ð [ O # Q" f 5ì  rç ß – { Œ ™  H Ê ê   r

 ¿ º   P : é ß –> “   IMEC ß ¼ 2 ;_ ç `  ¦ z  ´r  % i  . IMEC ß ¼



2 ;_ ç “ É r(H

2

O:CH

3

CH(OH)CH

3

:HF = 100:3:1) ™ D ¥½ + ËÓ ü t 6   x Ó 

o\  100œ íç ß – z  ´r  % i Ü ¼ 9 ¿ º t _  ß ¼ 2 ;_ ç ~ ½ ÓZ O s  = å Q è ß

– Ê ê\   H 7 £ x À Óà º– Ð [ j' ‘ `  ¦ z  ´r  % i  . 2é ß –>  [ j' ‘  z  ´r  Ê

ê J ?s (   H  BÒ q t í ß – o\  ¦ 0 AK  1250

^◦

C \ " f 1r ç ß – 1 l xî ß – /

B

N& ñ `  ¦ z  ´r ô  Ç . í ß – o / B N& ñ Ê ê Ô  ¦í ß –Ü ¼– Ð í ß – o} Œ •`  ¦ d ” y Œ •

† <

ÊÜ ¼– Ð" f J ?s ( _  ³ ð€  \  e ”   H Ô  ¦í  HÓ ü t`  ¦ † < Êa  ] j    H

´

òõ \  ¦ ° ú   H   [4]. " f : r \ " f ƒ  / å Lô  Ç  ü < ° ú  s   € ª œô  Ç 7 á x À

Ó_  š ¸b ”  ] X 8 ú ¤_  “ ¦“ : r x 9  í ß – o ì  r0 Al \ " f_  : £ ¤$ í `  ¦ · ú ˜



 ˜ Ðl  0 AK " f Õ ª[ þ t_  q  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó(ρ

_c

)_     o õ & ñ `  ¦ 8

£

¤& ñ † < ÊÜ ¼– Ð" f $ í 0 p x`  ¦ · ú ˜ à º e ”  . q  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó 8 £ ¤& ñ ~ ½ Ó Z O

“ É r ¸ ú ˜ · ú ˜ 9”   TLM(transmission line method) ~ ½ ÓZ O `  ¦ s

6   x # Œ 8 £ ¤& ñ `  ¦ % i  . s \  ¦ 0 AK " f ï  r q   ) a 4H-z  ´o – B H

 s × ¼ J ?s ( (2”)\  ¦ 1 × 1 cm

²

ß ¼l – Ð   É r mesa ½ ¨

›

¸\  ¦ 0 AK  ICP(inductively coupled plasma)\  ¦ s 6   x # Œ d ”

y Œ •`  ¦ % i  . z  ´+ « > › ¸| “ É r 600 W_   ï{ 9   0 >ü < SF

₆

ü <

Ar\  ¦ ™ D ¥½ + Ëô  Ç Û ¼\  ¦ s 6   x % i   [4]. d ” y Œ •Ê ê ‘ : r z  ´+ « >\ 



6   x| ¨ c F K5 Å q[ þ t(TiW, Ni, TaSi

x

, Ti, Pt)1 p x s  TLM J ‡  `  ¦ 0 AK  7 £ x‚ Ã Ì ÷ &% 3  . TiW(30 : 70 Á º>  q ), Ni, TaSi

x

, Õ ª o

“ ¦ Pt F K5 Å q[ þ t“ É r Û ¼( ' a A`  ¦ s 6   x # Œ 7 £ x‚ à Ìs  ÷ &% 3 “ ¦, TiW 0 A\  glue layer– Ð  Œ •6   x   H Ti õ  wire bonding `  ¦ 0 A ô 

Ç capping layer, Pt F K5 Å q[ þ t“ É r „   c ”  7 £ x‚ à ́ © œu \  ¦ s 6   x

# Œ 7 £ x‚ à Ì÷ &% 3  . ”  / B N  © œI _   © œr ç ß – ’  ø @$ í x 9  î ß –& ñ $ í r

+ « >`  ¦ 0 AK " f TiW(180 nm)/Ti(30 nm)/Pt(250 nm)õ  TiW(180 nm)`  ¦ t “ ¦ z  ´r  % i “ ¦, í ß – o ì  r0 Al \ " f r

+ « >`  ¦ 0 Aô  Ç Ò  re  ¦“ É r TiW(180 nm)/Ti(30 nm)/Pt(250 nm) ü < Ni(100 nm)/TaSi

_x

(200 nm)/Pt(400 nm) s  9 s  [

þ

t_  ½ ¨› ¸\  ¦ 520 r ç ß – t  í ß – o ì  r0 Al  “ ¦“ : r(600

^◦

C) \ 

"

f F K5 Å q_  ] X 8 ú ¤ : £ ¤$ í `  ¦ q  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó_     o– Ð" f 8 £ ¤& ñ

% i  . þ j7 á x& h Ü ¼– Ð TLM(100 × 100 µm

²

) ½ ¨› ¸  H Ÿ íž Ð Y

Ut Û ¼à Ô\  ¦ s 6   xô  Ç J ‡  _ ç / B N& ñ Ü ¼– Ð + þ A$ í s  ÷ &% 3  . — ¸

Ž

 H Ò  re  ¦[ þ t“ É r q  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó`  ¦ ×  ¦ s l  0 AK  ”  / B N Õ þ ›! Q\ 

"

f 950

^◦

C \ " f 30ì  rç ß – \ P % ƒo \  ¦ % i  . ' Í   P : z  ´+ « >“  

”

 / B N  © œI \ " f_  š ¸b ”  ] X 8 ú ¤_  : £ ¤$ í `  ¦ · ú ˜l  0 Aô  Ç z  ´+ « >“ É r Ò 

re  ¦[ þ t(TiW õ  TiW/Ti/Pt)`  ¦ ”  / B N Õ þ ›! Q\  V , “ É r Ê ê “ ¦

“

: r(500 ∼ 600

^◦

C) \ " f r ç ß –\    É r q  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó`  ¦ 8 £ ¤& ñ

% i  . ¿ º   P : z  ´+ « >“ É r Fig. 1_  Ò  re  ¦  © œ‚ Ã Ì  ”  \ " f ˜ Ð



 H   ü < ° ú  s  Ò  re  ¦[ þ t`  ¦ 2 × 2 mm

²

ß ¼l – Ð   É r Ê ê y ' 

\

 ¦ · ¡ ­“   Ê ê Ò  re  ¦ f . Ë  8(16— 2 ; ™ èÖ ¿ )\   © œ‚ à Ì`  ¦ % i  . s M :

“

: r • ¸_  8 £ ¤& ñ x 9  › ¸& ñ `  ¦ 0 AK  Pt-100• ¸ ° ú  s   © œ‚ à Ì`  ¦ % i 



.  © œ‚ à ̝ ) a Ò  re  ¦“ É r $ 3 % ò È ÓÚ Ôî ß –\  Z  ~ # Œt “ ¦ s  È ÓÚ Ô î ß –Ü ¼

–

Ð í ß – o Û ¼ | 9 # QV , # Q”   . 8 £ ¤& ñ “ : r • ¸  H 600

^◦

C – Ð [ O 

&

ñ ÷ &% 3 Ü ¼ 9, r ç ß –\    É r q  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó`  ¦ z  ´r ç ß –Ü ¼– Ð 8 £ ¤

&

ñ `  ¦ % i  . s  Qô  Ç „  l & h “   8 £ ¤& ñ `  ¦ 0 AK " f Keithley 192 8 £ ¤& ñ  © œq \  ¦  6   x % i Ü ¼ 9, Ò  re  ¦_  ½ ¨› ¸\  ¦ ½ ©" î l  0 AK  Siemens D5000 powder diffractometer\  ¦ s 6   x % i 



.

III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

1. w Š Æ X Ø à à ŠŒ Ÿ « Ä Z Ø üM ; c" e8 ý Ž ˜ mX N ËV R Ë S ] M ö

”

 / B N ì  r0 Al  \ " f_  î ß –& ñ $ í x 9  ’  ø @$ í z  ´+ « >“ É r ¿ º  t

 ½ ¨› ¸_  š ¸b ”  ] X 8 ú ¤`  ¦ t “ ¦ z  ´r  % i  . ' Í   P :  H TiWë ß – t “ ¦ % i Ü ¼ 9, ¿ º   P :  H TiW 0 A\  Ti/Pt\  ¦

Y V– Ð „   c ” Ü ¼– Ð 7 £ x‚ à Ìr †   ½ ¨› ¸\  ¦ t “ ¦ z  ´+ « >`  ¦ 

%

i  . TiW > \ P _  š ¸b ” ] X 8 ú ¤`  ¦ ‚  × þ ˜ô  Ç s Ä »  H TiW  

^

‰_  Ä ºÃ ºô  Ç $ í | 9 , 7 £ ¤, Z  }“ É r Ö 6 x K & h õ  ~ 1 >  7 £ x‚ à Ìs  0 p x

“ ¦ ± ú “ É r q  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó 1 p x`  ¦ ° ú “ ¦ e ” l  M :ë  H s % 3   [5].

Fig. 2  H TiW`  ¦ 7 £ x‚ à Ìô  Ç f ” Ê êü < 950

^◦

C – Ð 30ì  rç ß – ”  / B N Õ þ

›! Q\ " f \ P % ƒo  ô  Ç Ê ê_  X-ray diffraction Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦

˜

Ð# Œï  r  . Fig. 2  H Z  }“ É r “ : r • ¸\ " f_  \ P % ƒo   H TiW õ  z 

´o – B H  s × ¼ ì ø ͕ ¸^ ‰  s _  > €  \  D h– Ðî  r  © œ, 7 £ ¤, (Ti,W)Si

₂

ü < (Ti,W)C

_1−x

\  ¦ + þ A$ í % i 6 £ §`  ¦ ˜ Ð# Œï  r  . \ P 

%

ƒo  “ : r • ¸ Z >  I-V(„  À Ó-„  · ú š) / B G‚  `  ¦ Fig. 3 \ 
 ? /% 3 



. s \  ¦ : Ÿ x K " f Z  }“ É r “ : r • ¸\ " f_  \ P % ƒo  õ & ñ \ " f D h

–

Ð Ò q t|    © œ(phase)[ þ t s  ± ú “ É r $ † ½ Ó° ú כ`  ¦ f ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” 



. Fig. 3_   ”  “ É r 950

^◦

C \ " f_  \ P % ƒo  Ê ê_  TiW TLM_  L :  F Mô  Ç ³ ð€  `  ¦ ˜ Ð# Œï  r  . „  l & h “   : £ ¤$ í `  ¦ 8 £ ¤& ñ

l  0 AK  TLM ½ ¨› ¸\  ¦ s 6   x # Œ q  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó(ρ

_c

)`  ¦ 8 £ ¤

&

ñ % i  . \ P % ƒo  Ê ê ”  / B N Õ þ ›! Q\  z  ´+ « >`  ¦ 0 AK  | 9 # Q V , 

Fig. 2. X-ray diffraction spectra of as-deposited and an- nealed TiW contacts to 4H-silicon carbide. Annealing was performed at 950

^◦

C in vacuum chamber for 30 min.

Fig. 3. Current-voltage (I-V) characteristics of TiW con- tacts on 4H-SiC for as deposited, 650

^◦

C annealed, and 950

^◦

C annealed in vacuum chamber for 30 min. The inset shows the SEM view of TiW TLM pads after 950

◦

C annealing.

Fig. 4. Specific contact resistance as a function of time (in hours) at 500

^◦

C and 600

^◦

C for TiW/Ti/Pt and only TiW contact structures. The solid line indicates fitting of the data.

l

 „  \  8 £ ¤& ñ ô  Ç ρ

_c

° ú כ“ É r TiW(≈ 3.2 × 10

⁻⁵

Ω ·cm

²

) s  TiW/Ti/Pt( ≈ 6.2 × 10

⁻⁵

Ω ·cm

²

) ˜ Ð  ± ú 6 £ §`  ¦ ˜ Ð# Œï  r



. s   H ô  Ç z  ´o – B H  s × ¼ J ?s ( \ " f   É r t & h _  Ò 

re  ¦`  ¦  6   x # Œ H o # Q 0 l x • ¸  Ø Ôl  M :ë  H s  “ ¦ ó ø Í é

ß – ) a   [5].

Fig. 4  H ¿ º t  7 á x À Ó_  š ¸b ”  ] X 8 ú ¤ \  @ /ô  Ç \ P % ƒo  r  ç

ß –\    É r q  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó`  ¦ ˜ Ð# Œï  r  . z  ´+ « >`  ¦ 5 Å q r v l  0 AK " f “ : r • ¸  H % ƒ6 £ §  Ò'  150r ç ß – t   H 500

^◦

C\  ¦ Ä »t 

  150s Ê ê Ò'   H 600

^◦

C – Ð “ : r • ¸\  ¦ 7 £ x r &  z  ´+ « >

`

 ¦ % i  . Fig. 4\ " f ˜ Ѝ  H  ü < ° ú  s  glue layer(Ti)ü <

capping layer(Pt)  \ O   H TiW š ¸b ”  ] X 8 ú ¤_   â Ä º  H ρ

c



"

f" fy  7 £ x    250 r ç ß –Ê ê\   H ρ

c

_  ° ú כs  2C  & ñ • ¸ 7

£

x    H   õ 
 M ® o  . s   H F K5 Å q õ  z  ´o – B H  s × ¼

>

€  \  í ß – o} Œ •s  + þ A$ í ÷ &# Q ρ

c

`  ¦ 7 £ x r (   “ ¦ ó ø Íé ß – ) a  .

ì

ø ̀  \  TiW/Ti/Pt š ¸b ”  ] X 8 ú ¤_   â Ä º  H î ß –& ñ & h Ü ¼– Ð þ j

@

/ 308r ç ß – t  ± ú “ É r š ¸  # 3 0 A\  ¦ t  9  Œ •1 l x`  ¦ † < Ê`  ¦

·

ú ˜ à º e ”  .

2. w Š Æ X Ø  ˜ m× D Ä Z Ø üM ; c" e8 ý Ž ˜ mX N ËV R Ë S ] M ö

“

¦“ : r(600

^◦

C) x 9  í ß – o ì  r0 Al \ " f_  8 £ ¤& ñ `  ¦ 0 AK " f  H

¿

º t  7 á x À Ó_  š ¸b ”  ] X 8 ú ¤`  ¦  6   x % i  . Õ ª 
  H ”   /

B

N  © œI  r + « >\   6   x ÷ &% 3 ~    כ õ  ° ú  “ É r ½ ¨› ¸_  š ¸b ”  ] X  8

ú ¤(TiW/Ti/Pt) s “ ¦   É r 
  H Ni/TaSi

x

/Pt š ¸b ”  ] X  8

ú

¤ s  . z  ´+ « >“ É r “ : r • ¸ › ¸] X l \  ¦ 600

^◦

C \  [ O & ñ r †   Ê ê 20

% O

₂

/N

₂

Û ¼\  ¦ $ 3 % ò È ÓÚ Ô î ß –\  80 ml/min– Ð Ô  ¦ # QV , “ É r Ê

ê · ú ¡ ] X _  z  ´+ « >õ  ° ú  “ É r ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð ρ

c

`  ¦ \ P % ƒo  r ç ß –\   



" f 8 £ ¤& ñ % i  . 8 £ ¤& ñ   õ   H Fig. 5 \ 
 ? /% 3  . Fig.

Fig. 5. Specific contact resistance (a) and total resis- tance (b) between two TLM pads as a function of time (in hours) in 20 % O

₂

/N

₂

at 600

^◦

C for different ohmic contacts (Ni/TaSi

x

/Pt and TiW/Ti/Pt) to silicon car- bide.

5(a) \ " f ˜ Ѝ  H  ü < ° ú  s  TiW/Ti/Pt š ¸b ”  ] X 8 ú ¤_   â Ä º



 H q 2 Ÿ ¤ q  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó° ú כs  7 £ x   H % i t ë ß –, 520r ç ß –  t

 Ä ºÃ ºô  Ç î ß –& ñ $ í `  ¦ Ä »t   9  Œ •1 l x`  ¦ % i  . ρ

^c

  H œ íl 

\

 2 × 10

⁻⁵

Ω ·cm

²

\ " f 5 × 10

⁻⁴

Ω ·cm

²

– Ð €  • 25C  & ñ

•

¸ 7 £ x \  ¦ % i  . ì ø ̀  \  Ni/TaSi

x

/Pt ½ ¨› ¸_  š ¸b ”  ] X  8

ú

¤“ É r 20 r ç ß – t   H q 5 p wô  Ç  ⠆ ¾ Ó`  ¦ ˜ Ðs   / å L  y  q  ] X

8 ú ¤ $ † ½ Ó° ú כs  7 £ x    þ j7 á x& h Ü ¼– Ð 70r ç ß – s Ê ê\   H



Œ

•1 l x s  t  · ú §€ Œ ¤ . s   H ”  / B N  © œI \ " f_  z  ´+ « >   õ 

\

 @ /ô  Ç  7 H_ ü < q 5 p w >  [ O " î s  0 p x  9, Æ Ò– Ð Fig.

5(b) \ " f ˜ Ѝ  H  ü < ° ú  s  Ni/TaSi

^x

/Pt ½ ¨› ¸\ " f_  8 ú x $ 

†

½ Ó° ú כ s  10r ç ß – s Ê ê Ò'  / å L  y  7 £ x † < Ê`  ¦ ˜ Ð# Œï  r  . s 



 H 8 ú x $ † ½ Ó° ú כ(] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó + F K5 Å q $ † ½ Ó + \ x 8 £ x $ † ½ Ó)s 

>

€  \ " f_  $ † ½ Ó° ú כ`  ¦ @ /  † < ÊÜ ¼– Ð š ¸b ” ] X 8 ú ¤ õ  z  ´o – B H 



s × ¼ ì ø ͕ ¸^ ‰  s _  > €  \  $ † ½ Ó`  ¦ 7 £ x r v   H í ß – o

}

Œ •s  + þ A$ í ÷ &% 3 6 £ §`  ¦ · ú ˜ à º e ”  . s  כ \  @ /ô  Ç [ j Ò& h “    7 H _

  H † ¾ ÓÊ ê Æ Ò& h “   AES(Auger electron spectroscopy)

 SIMS(Secondary ion mass spectroscopy)\  ¦ s 6   xô  Ç z  ´ +

« >`  ¦ : Ÿ x # Œ  [ j >   Ž 7 £ x s  ÷ &# Q  ½ + É  כ s  .

IV. + s Ç Â ] Ø



€ ª œô  Ç 7 á x À Ó_  š ¸b ”  ] X 8 ú ¤ ½ ¨› ¸\  ¦ s 6   x # Œ “ ¦“ : r, ”   /

B N, í ß – o ì  r0 Al  1 p x \ " f_   © œr ç ß – ’  ø @$ í x 9  î ß –& ñ $ í z  ´ +

« >`  ¦ % i  . s \  ¦ 0 AK  TLM ½ ¨› ¸\  ¦ : Ÿ xô  Ç q  ] X 8 ú ¤ $ 

†

½ Ó`  ¦ 8 £ ¤& ñ † < ÊÜ ¼– Ð ç ß –] X & h Ü ¼– Ð > €  \ " f_   © œI  x 9  glue layer ü < capping layer_  € 9 כ ¹$ í `  ¦ ½ ©" î % i  . ”  / B N  © œ I

 ’  ø @$ í z  ´+ « >\ " f  H Û ¼( ' a A ~ ½ Ód ” Ü ¼– Ð 7 £ x‚ à ̝ ) a TiW õ

 TiW/Ti/Pt ½ ¨› ¸\  ¦ ”  / B N Õ þ ›! Q î ß –\ " f 300r ç ß –\    

•

2 ; q “ § r + « >   õ  TiW š ¸b ”  ] X 8 ú ¤“ É r œ íl  q  ] X 8 ú ¤ $ 

†

½ Ó ° ú כ(3 × 10

⁻⁵

Ω ·cm

²

) s  " f" fy  r ç ß –\    " f 7 £ x   9 250r ç ß – s Ê ê\   H q  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó ° ú כs  2C – Ð 7 £ x † < Ê`  ¦ S X

‰ “   % i  . ¿ º   P : z  ´+ « >“ É r “ ¦“ : r í ß – o ì  r0 Al (600

^◦

C, 20 % O

2

/N

2

) \ " f ¿ º t  š ¸b ”  ] X 8 ú ¤ ½ ¨› ¸(TiW/Ti/Ptü <

Ni/TaSi

_x

/Pt)\  ¦ t “ ¦ þ j@ / 520r ç ß – z  ´+ « >`  ¦ z  ´r  % i 



. z  ´+ « >   õ  Ni/TaSi

x

/Pt ½ ¨› ¸_  š ¸b ”  ] X 8 ú ¤“ É r 70 r ç ß – s

Ê ê\  > €  \ " f_  í ß – o– Ð “   # Œ  Œ •1 l x`  ¦ t  · ú §€ Œ ¤Ü ¼

9, TiW/Ti/Pt ½ ¨› ¸  H 520 r ç ß – t  €  •ç ß –_  q  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó _

 7 £ x   H e ” % 3 t ë ß –,  © œ@ /& h Ü ¼– Ð î ß –& ñ & h Ü ¼– Ð  Œ •1 l x`  ¦ 

%

i  .   " f, 0 A_  ¿ º t  z  ´+ « >_    õ  TiW/Ti/Pt_  F

K5 Å q ] X 8 ú ¤ ½ ¨› ¸ Ä ºÃ ºô  Ç š ¸b ” ] X 8 ú ¤ $ í 0 p x`  ¦ t  9 \ P € Œ • ô 

Ç ¨ 8 Š â \ " f î ß –& ñ $ í Ü ¼– Ð  Œ •1 l x`  ¦ † < Ê`  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3  .

†

¾ ÓÊ ê\   H z  ´] j& h Ü ¼– Ð ‘ : r š ¸b ”  ] X 8 ú ¤ ½ ¨› ¸\  ¦ s 6   xô  Ç Û ¼ G '

p" f\  ¦ ] j Œ • # Œ  1 l x  1 p x_  \ P € Œ •ô  Ç ¨ 8 Š â \ " f z  ´+ « >`  ¦

½ +

É \ V& ñ s  .

Y c

p w Š à U Ø ”  ô

[1] J. Mark, H.-P. Trah, Y. Suziki, and I. Yokomori, Sen- sors for automotive technology, sensors applications, (Wiley-VCH Verlar GmbH, Weinheim 2003), Vol. 4, p. 480.

[2] R. J. Trew, Phys. Status Solidi A162, 409, (1997).

[3] L. Uneus, P. Tobias, P. Salomonsson, I. Lundstrom, A. Lloyd Spetz, Sensors and Mater 5, 305 (1999).

[4] S.-K. Lee, S.-M. Koo, C.-M. Zetterling, and M.

Ostling, J. Eelectron. Mater. 31, 340, (2002).

[5] S.-K. Lee, Ph. D. thesis, KTH, Royal Institute of

Technology, Stockholm, 2002.

Electrical Characterization of Ohmic Contacts to 4H-silicon Carbide for Harsh Environment Operation Gas Sensor Applications

Sang-Kwon Lee

^∗

Department of Semiconductor Science and Technology, Chonbuk National University, Chonju 561-756 (Received 5 February 2004, in final form 2 March 2004)

We have investigated the electrical characteristics of three different stacks of ohmic contacts (TiW/Ti/Pt, TiW, and Ni/TaSi

x

/Pt) on highly doped n-type 4H-silicon carbide for harsh environ- ment operation gas sensor applications such as automotive and space aircraft applications. The first two samples were tested at 500 ∼ 600

^◦

C in a vacuum chamber for up to 300 hours. From our TLM measurement, TiW contacts with a Ti glue layer and a Pt capping layer have stable specific con- tact resistance at high temperature in a vacuum chamber. The long-term reliability tests of ohmic contacts in an oxidizing environment (20 % O

2

/N

2

) for up to 520 hours showed that TiW/Ti/Pt had the better stability and the lower contact resistance while Ni/TaSi

x

/Pt ohmic contacts had a severe contact degradation due to the oxidation at the interface. Therefore, we believe that our TiW based metallization schemes can be applied to gas sensor operating in a harsh environment such as an oxidizing ambient.

PACS numbers: 71.20.Nr, 73.40.Cg

Keywords: Silicon carbide, Ohmic contacts, TLM structure, 4H-SiC, Long-term stability

∗

E-mail: sk [email protected]