Контакты на основе тугоплавких металлов.

Тугоплавкие металлы являются электрически нейтральными

компонентами при сплавлении c SiC и образуют промежуточный слой, представляющий собой эвтектический сплав. Вольфрам наиболее подходящий электродный материал, так как он имеет приблизительно тот же температурный коэффициент линейного расширения, что и SiC. W применяли для создания контактов большой площади, обладающих хорошим теплоотводом, а также в качестве базовых электродов диодов на основе как п-, так и р-типа SiC.

Чистый W приплавляется к SiC при температуре 1800-1900°0 в атмосфере Н2, Ar или He в течение 1-60 сек. Температура вплавления может быть снижена при никелировании' вольфрамовых пластин или путем применения промежуточного слоя кремния. Контакт на основе Мо можно получить при сплавлении в H2, Аr и Не при 1700-1800°С в течение 1-60 сек. В качестве омических контактов используются сплавы Mo+46%W и Ta-W о молибденовым припоем. Всем требованиям, предъявляемым к омическим контактам, отвечает сплав Ni-Mo(10 ат,% Ni), когда он вплавляется в инертной атмосфере или в вакууме. Приплавление молибденового вывода к такому контакту осуществляется с помощью Ni или сплава Ni -Al. Такие контакты широко применяются для исследования электрофизических свойств SiC , особенно в области собственной проводимости и при изготовлении высокотемпературных диодов.Более перспективной является технология, основанная на нанесении Si любым из известных способов (напылением в вакууме, пиролитическии разложением и т.д.) на кристалл SiC и W и последующим их сплавлением. Толщина Si при полированной поверхности SiC должна быть 1-2 мкм, при шероховатой - несколько больше. Кроне Si используется сплав 50%Si + 50% Ag . Указанную методику можно применять и для других высокотемпературных металлов Pt, Pd, Мо и т.д.

При сплавлении SiC с W через Si образуются промежуточные слои: W-(W+Si)-(W+SiC+Si)-(Si+SiC)-SiC. Покрытый кремнием W и SiC накладывают друг на друга, помещают в зажимное устройство, после чего сплавляют в нейтральной атмосфере. Качество контактов можно улучшить, если к W или SiC или обоим этим материалам добавить легирующие добавки.

Контакты на основе элементов группы железа.

Железо и элементы группы железа Ni , Сl ,Со , Mn могут быть использованы для создания омических контактов к SiC. Эти элементы в SiC обычно проявляют отрицательную проводимость и являются донорами. Имеются сообщения, что Cr является слабым акцептором. Fe, Ni Co, Mn, Cr используются для изготовления омических контактов как самостоятельные электродные материалы, так и в сочетании о другими веществами, например, применяют сплав 50 вес.% Si - 50 вес. %Fe. Для контактирования к SiC р-типа добавляют до 0,1% Al.

Сплавление Fe с SiC обычно происходит при 1400-1800°С. При этих условиях (~1600°С) образец выдерживают до 80 мин. Если Fe применяется с целью создания лишь п- или п⁺-области, то температуру в дальнейшем повышают до 1950-2050°С на 0,5-2 мин с целью полного испарения оставшегося на поверхности Fe.

Однако чаще в качестве контактов используют сплавы элементов группы железа и тугоплавких металлов. При добавлении одного или нескольких высокотемпературных элементов улучшается адгезия контактов и одновременно уменьшаются ферромагниевые свойства контактов. Сплавы обычно содержат не более 50% тугоплавкого материала. Превышение этого значения приводит к резкому возрастанию температуры вплавления контактов. Добавляя н сплаву акцепторные элементы (B, Tn, Ga, Al), можно уменьшить донорный характер сплавов, нейтрализовать сплавили выявить акцепторный характер. Контакты указанных типов желательно использовать для создания невыпрямляющих электродов к SiС с удельным сопротивлением от О,1 до 10 ом*см, а в ряде случаев и для более высокоомного материала. Эти же электродные материалы можно применять и для контактирования к поликристаллическому SiC .

Метод вакуумного напыления при производстве светодиодов на основе SiC оказался наиболее технологичным. Напыление Cr на горячую подложку в диапазоне температур 6ОО-800°С обеспечивает низкое удельное сопротивление контакта (p=10 ом.см^ для SiC с р =0,1 ом-см)и хорошую адгезию. Для присоединения вывода используется термокомпрессия к слою Аи, который наносят на слой С1 методом катодного напыления о последующим вжиганием.

Напыление Тi по аналогичной технологии дает те же результаты. В данном случае успешно применяется слой Ni (так же напыляемый на горячую подложку), Ag или Au.

В качестве контактов к SiC р-типа может быть использо­ван Al , напыленный на горячую подложку при температуре 600°С , возможно также применение Ti.

Три последние технологии, обеспечивающие линейность вольтамперных характеристик до плотности тока 20 а/см , применимы при создании омических контактов к тонким диффузионным слоям.