應用分享 | 電阻率測試對碳化硅半導體的意義

隨著全球對能源需求的不斷增加，特別是在電動或混合動力汽車和可再生能源管理這些領域，人們越來越注重以較低的電力消耗為目標，因此能在高頻、高溫、高壓環境下工作的第三代半導體材料碳化硅（SiC）逐漸受到了廣泛的關注。目前碳化硅產業已成為全球范圍內一個新興的高技術行業，涵蓋了材料、器件、模塊以及應用等多個方面的產業鏈。

然而，在生產和制備過程中應怎樣確保SiC的穩定性和工作效率呢？較基礎、高效的方式就是準確測量它們的電阻率或電導率。按照摻雜后SiC的電阻率來分類，碳化硅襯底主要有導通型襯底和半絕緣襯底兩種，如下圖所示。

導電型SiC襯底可以利用N和Al作為摻雜劑來實現N型和P型的導電性。目前市場上的主要產品是N型的，其電阻率處于0.015~0.030mΩ·cm的區間內。可通過在導電型碳化硅基底上制作碳化硅同質外延片來制造肖特基二極管、MOSFET等功率器件，這些器件在新能源汽車、軌道交通和大功率輸電變電等多個領域應用。由于導通型碳化硅襯底具有低電阻率，它特別適合用于垂直型功率器件的制造，其主要目標是減少串聯電阻并降低功率損耗。

與導電襯底不同，半絕緣型SiC襯底電阻率則需要高于105Ω·cm（國際上高于108 Ω·cm）。通過在半絕緣襯底上生長氮化鎵（GaN）外延層制得碳化硅基氮化鎵外延片。而后可進一步制成HEMT等微波射頻器件，半絕緣襯底相對具有較高的電阻率，多用于橫向高頻器件制造中，用來減小寄生阻抗，在5G通訊和新一代智能互聯、器件上具備廣闊的應用空間。

因此，通過測量SiC襯底的電阻率可以快速判斷其適用于制備成何種器件。現階段常用的電阻率測試方法包括：四探針法、范德堡法、非接觸式電容技術以及非接觸式渦流法等。 

資料來源：Electrical characterization and modeling of SiC IC test structures和天科合達招股說明書等。 

德國Freiberg Instruments 電阻率測試儀（RESmap ）在對低電阻率晶錠和晶圓進行非接觸式測量方式上擁有非常重要的重復性SiC｜ Si | Ge | 化合物半導體 | 寬帶隙 | 材料 | 金屬 | 導電 | 氧化物和氮化物[ Ge | Si | SiC | InP | GaAs | GaN | InAs以及更多]