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研究生:藍紹儒
研究生(外文):Shao-Ju Lan
論文名稱:不同製程條件的磊晶層對蕭特基二極體電性影響之研究
論文名稱(外文):Study the influence of epitaxial layer with different process conditions on the electrical properties of Schottky diode
指導教授:陳至信
指導教授(外文):Jyh-Shin Chen
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:電子工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:60
中文關鍵詞:蕭特基
外文關鍵詞:Schottky
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蕭特基二極體(Schottky Diode)的主要缺點是漏電流大與無法在較高的逆向偏壓情況下使用,例如逆向偏壓的額定值最高可到200V,因漏電流值會隨著溫度變化,為避免這樣的變化,蕭特基二極體在逆向偏壓操作時,會比實際額定值小很多。但由於蕭特基二極體的轉換操作速度快,又有極低的雜訊以及起始電壓小的特性,是較接近理想二極體,故應用非常廣泛。
本研究由CVD製程在N型矽基板(111)上成長矽磊晶層,探討在不同磊晶溫度及不同矽磊晶層厚度時,對蕭特基二極體電性的影響,採用二種不同溫度條件,各溫度條件成長三組不同厚度的矽磊晶層薄膜,再以濺鍍機鍍上金屬層,使得金屬層與矽磊晶層間產生P-N接面,利用此接面所具有的獨特特性-蕭特基能障,製作成蕭特基二極體元件,進而針對其結構、電性做量測分析,探討不同溫度製程及不同厚度的矽磊晶層,對元件的逆向偏壓及逆向電流的影響因子。
由結果的探討得知,矽磊晶層薄膜的厚度與成核,是嚴重影響蕭特基二極體特性的因素。改善方法,藉由磊晶製程的控制,減少薄膜成核後,由晶片延伸到磊晶層的疊差、差排、雜質微粒、尖凸物等成膜缺陷,進而改善蕭特基二極體元件的特性。
The main drawbacks of Schottky Diode are the higher leakage current and
the lower operation reverse bias, such as reverse bias spec rating up to 200V
but leakage current variable with the device operation temperature, in order to
avoid leakage current alteration, the operation reverse bias of Schottky diodes
will be much smaller than its reverse bias spec. But Schottky diode is an almost
ideal diode with high switch speed of operation, very low noise and small initial
voltage. There are extensive applications in different fields.
In this study, we use CVD process to epitaxy Si thin film on the N-type Si (111) substrate to investigate the influences of different epitaxial temperature and
different thickness of epitaxial layer for the electrical properties of Schottky diode.
In the process parameters, there are two different substrate temperatures and to
grow three different thickness of Si epitaxial film for each substrate temperature.
Then sputtering the metal film on the Si epitaxial film induces a P-N junction
between the metal film and the Si epitaxial film. By the special Schottky barrier
of this P-N junction, we can produce a Schottky diode device and measure its
structure & electrical properties to analyze the influence parameters of reverse bias
and reverse current in different substrate temperatures and different Si epitaxial thickness.
The results of study discussion show that the thickness and nucleation of the Si epitaxial film are the factors of seriously affecting the characteristics of Schottky
diodes. The improving method is to control the epitaxial layer process and to reduce
the stacking, poor row, impurity particles, sharp objects and other nucleation defects from the wafer extending to the epitaxial layer after the film nucleation. Finally, we
can improve the characteristics of Schottky diode.
摘要
Abstract
致謝
目錄
圖目錄
表目錄
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.2 研究動機
1.3 研究目的
1.4 研究方法
1.5 論文架構
第二章 研究理論基礎與文獻探討
2.1 二極體簡介
2.2 二極體起源
2.3 何謂二極體
2.4 二極體種類
2.5 二極體工作原理
2.6 二極體整流效應
2.6.1順向偏壓
2.6.2反向偏壓
2.7 蕭特基二極體簡介
2.8 矽磊晶生長
2.9 CVD原理
2.10 矽磊晶生長缺陷
2.11 矽磊晶應用
第三章 實驗方法
3.1 實驗架構與流程
3.2 蕭特基二極體元件製程
3.3 蕭特基二極體特色
3.4 蕭特基二極體結構
3.5 矽磊晶製程
3.6 實驗設計
3.6.1現況分析
3.6.2實驗條件
3.7 實驗量測儀器介紹
第四章 實驗結果與討論
4.1 資料數據
4.1.1磊晶層厚度量測
4.1.2磊晶層阻值量測
4.1.3磊晶層薄膜應力量測
4.1.4磊晶層SEM量測
4.1.5磊晶層表面缺陷
4.2 I-V電性量測數據
4.3 電性良率量測數據
4.3.1 BVR電性
4.3.2 IR電性
4.3.3 VF電性
4.4 數據分析
第五章 結論
參考文獻
圖目錄
圖一 二極體基本結構圖
圖二 二極體順向偏壓圖
圖三 二極體反向偏壓圖
圖四 蕭特基二極體結構與電路符號圖
圖五 磊晶生長設備圖
圖六 磊晶層缺陷圖
圖七 研究架構圖
圖八 蕭特基二極體元件製作流程圖
圖九 蕭特基二極體曲線圖
圖十 蕭特基二極體結構
圖十一 磊晶製程圖
圖十二 模擬製程結構圖
圖十三 模擬反向崩潰電壓圖
圖十四 模擬順向電壓圖
圖十五 1100度薄膜應力圖
圖十六 1130度薄膜應力圖
圖十七 1100度SEM圖
圖十八 1130度SEM圖
圖十九 1100度50X顯微鏡圖
圖二十 1130度50X顯微鏡圖
圖二十一 1100度3um BVR曲線圖
圖二十二 1100度3um VF曲線圖
圖二十三 1130度3um BVR曲線
圖二十四 1130度3um VF曲線圖
圖二十五 1100度5um BVR曲線圖
圖二十六 1100度5um VF曲線
圖二十七 1130度5um BVR曲線圖
圖二十八 1130度5um VF曲線圖
圖二十九 1100度10um BVR曲線圖
圖三十 1100度10um VF曲線圖
圖三十一 1130度10um BVR曲線圖
圖三十二 1130度10um VF曲線圖
圖三十三 1100度3um BVR電性圖
圖三十四 1130度3um BVR電性圖
圖三十五 1100度5um BVR電性圖
圖三十六 1130度5um BVR電性圖
圖三十七 1100度10um BVR電性圖
圖三十八 1130度10um BVR電性圖
圖三十九 1100度3um IR電性圖
圖四十 1130度3um IR電性圖
圖四十一 1100度5um IR電性圖
圖四十二 1130度5um IR電性圖
圖四十三 1100度10um IR電性圖
圖四十四 1130度10um IR電性圖
圖四十五 1100度3um VF電性圖
圖四十六 1130度3um VF電性圖
圖四十七 1100度5um VF電性圖
圖四十八 1130度5um VF電性圖
圖四十九 1100度10um VF電性圖
圖五十 1130度10um VF電性圖
表目錄
表一 氣體反應機構
表二 磊晶製程條件
表三 1100度磊晶層厚度數據
表四 1130度磊晶層厚度數據
表五 1100度磊晶層阻值數據
表六 1130度磊晶層阻值數據
表七電性測試數據
表八電性良率數據
表九電性數據比較
[1] 蕭特基二極體維基百科
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[2] 二極體的工作原理與應用
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https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%82%85%E9%87%8C%E8%91%89%E8%BD%89%E6%8F%9B%E7%B4%85%E5%A4%96%E5%85%89%E8%AD%9C
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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