W niniejszym artykule przedstawiono postęp prac w technologii wytwarzania metalizacji kontaktów omowych do n-SiC dla wyprowadzeń drutowych Au i Al oraz połączeń między metalizacją kontaktu, a polami kontaktowymi na podłożach ceramicznych. Jako niskorezystywne metalizacje kontaktu stosowano Ni oraz Ti, zaś wyprowadzenia drutowe realizowano techniką ultrakompresji lub termoultrakompersji. Wykazano, że połączenia wykonywane drutami Au do złotej metalizacji na SiC z kontaktem omowym Ti są stabilne po wygrzewaniu w powietrzu w 400oC. Natomiast połączenia wykonywane drutami Au do złotej metalizacji na SiC z Ni kontaktem omowym nie są stabilne po wygrzewaniu wysokotemperaturowym w powietrzu. Ponadto wyniki doświadczalne pokazują, że połączenia wykonywane drutem Al do glinowej metali[...]

  W ostatnich latach obserwuje się rosnące zainteresowanie przewodzącymi transparentnymi tlenkami półprzewodnikowymi. Materiały te są atrakcyjne z punktu widzenia zastosowań fotowoltaicznych oraz optoelektronicznych [1, 2]. Większość z nich, jak np. SnO2, CdO czy ZnO, to półprzewodniki typu n. Działania zmierzające do opracowania złącza p-n w oparciu o tego typu związki półprzewodnikowe doprowadziły do intensywnego poszukiwania transparentnych półprzewodników wykazujących przewodnictwo typu p. Jednym z nich jest właśnie tlenek niklu (NiO), który w postaci objętościowej i idealnej stechiometrii jest izolatorem [3], jednak w formie cienkich warstw ujawnia półprzewodnikowe właściwości typu p wskutek istnienia wakansji Ni oraz atomów tlenu znajdujących się w pozycjach międzywęzłowych [3]. Kryształ NiO charakteryzuje się kubiczną strukturą krystaliczną oraz prostą przerwą energetyczną o szerokości ok. 3,8 eV [4]. Materiał wykazuje ciekawe właściwości elektryczne [5], termoelektryczne [6], antyferromagnetyczne [7] oraz wysoką odporność chemiczną. Tlenek niklu jest używany do wytwarzania czujników gazów takich jak: amoniak [8], wodór [9] czy tlenek węgla - CO [10]. Znane są również literaturowe doniesienia o zastosowaniu NiO jako warstwy aktywnej diod fotodetekcyjnych promieniowania UV [11], czy też w charakterze materiału elektrod elektrolitycznych kondensatorów [12]. Tlenek niklu wykazuje również właściwości elektrochromowe [13] czyli możliwość odwracalnej zmiany właściwości optycznych (barwy) powodowanej przepływem prądu elektrycznego. Ostatnio rosnące zainteresowanie optycznymi i elektrochromowymi właściwościami tlenku niklu zostało wywołane potencjalnymi możliwościami zastosowania tego materiału do produkcji tzw. "inteligentnych okien" [ang. smart windows], umożliwiających zmianę ilości przepuszczanego światła oraz energii cieplnej pod wpływem chwilowego napięcia elektrycznego. Kolejnym badanym na świecie potencjalnym zastosowa[...]

  Silicon carbide created new possibilities for high power and high temperature electronics due to its unusual physical properties, which are not attainable in conventional silicon semiconductor material. It has been demonstrated that SiC based power devices are able to operate at temperatures as high as 450°C [1, 2]. To realize the high temperature functions of SiC power devices, the development of high temperature packaging technologies becomes more and more important. Packaging technologies play main role in high power and high temperature electronics since they have an essential effect for the reliability of SiC power devices [8, 9]. One of the main problems of high power package is die bonding technology, which ought to assure not only mechanically reliable connection between SiC die and substrate, but also good electrical conductivity and high thermal conductivity. The latter feature is especially critical for power devices because it allows for effective heat transfer from power chip to the package. State-of-the-art technologies for interconnecting Si power devices involve attaching one terminal of the semiconductor die to a heat-sinking substrate with solder alloy or with an electrically conductive adhesive, while the other terminals are bonded by aluminum or gold wires as well as flip chip technology. Such interconnection technologies have several limitations in high-temperature operation because solder alloys/conductive adhesives usually have low melting/degradation temperatures. By changing substrate material is possible to increase heat dissipation. So, the package with DBC substrate is very good solution for high power application, since such package significantly improves heat dissipation and therefore is widely used in high power SiC modules. Investigations of new techniques are necessary for high temperature and high power SiC devices. Taking into account mentioned above requirements, only a few of the known die[...]

Obecnie konstruowane elementy półprzewodnikowe na materiałach o szerokiej przerwie, jak np. GaN i SiC, przeznaczone dla elektroniki wysokich mocy i napięć wymagają opracowania wysokiej jakości połączeń z obudową i elektrycznych wyprowadzeń. Technologia SLID (Solid Liquid Interdiffusion) jak i technologia zgrzewania nano- i/lub mikroproszkami Ag wykorzystywane są do montażu elementów półprzewodnikowych do podłoży ceramicznych lub w obudowach metalowych. W technologii SLID wykorzystuje się zjawiska zachodzące między materiałami o wysokich temperaturach topnienia (np. Ag, Au, Cu, Ni) a materiałami niskotopliwymi (np. Sn czy In) [1- 4]. Proces SLID prowadzi się w temperaturach nieznacznie przekraczających temperaturę topnienia materiału niskotopliwego. Stopiony materiał reaguje z materiałem wysokotopliwym tworząc związki międzymetaliczne odpowiedzialne za jakość połączenia. Cechą procesu SLID opartego na Sn jest to, że można go prowadzić w temperaturach nieznacznie przekraczających temperaturę topnienia Sn (232oC), a więc w temperaturach zbliżonych do lutowania lutami opartymi na Sn (np. typu SAC). Połączenia wykonywane tą technologią cechują na ogół dobre właściwości mechaniczne, a właściwości elektryczne i cieplne zależą od typu powstających związków międzymetalicznych. Technologia zgrzewania nano- i/lub mikroproszkami Ag opiera się na dyfuzyjnym połączeniu między metalizacjami struktury półprzewodnikowej a metalizacją podłoża z udziałem warstwy proszku Ag [5-7]. Proces zgrzewania prowadzi się pod naciskiem i w wyższych temperaturach niż proces SLID, aby umożliwić wzajemną dyfuzję metali. Duża energia powierzchniowa nano - i mikrocząstek Ag pozwala na prowadzenie procesu w temperaturach nieznacznie przekraczających 300oC. W przypadku wykorzystywania tylko nanocząstek Ag temperaturę procesu można obniżyć do ok. 200oC. Wykorzystywanie w montażu podłoży DBC (Direct Bond Copper), w których ceramika alundowa pokryta jest obust[...]

Prezentowane w ostatnich latach wyniki prac związanych z właściwościami interfejsu SiO2/SiC badanego głównie pod kątem zastosowania warstw termicznego dwutlenku krzemu w obszarze bramki wysokonapięciowego tranzystora MOSFET wskazują na poważne problemy w uzyskaniu parametrów elektro-fizycznych wspomnianego interfejsu porównywalnych lub nawet zbliżonych do wartości uzyskiwanych w technologii [...]

  Kontakty omowe stanowią niezwykle istotny element konstrukcji przyrządów półprzewodnikowych. W miarę postępującej miniaturyzacji i, co za tym idzie malejącej rezystancji wewnętrznej przyrządu, problem dokładnego i jednoznacznego wyznaczenia wartości oporu właściwego kontaktu rc staje się coraz bardziej krytyczny [1, 2]. Dotyczy to w szczególności półprzewodników szerokoprzerwowych z których wytwarza się przyrządy wysokiej częstotliwości. Metody pomiaru oporu właściwego ewoluują od najprostszej, ale najmniej dokładnej dwupunktowej metody Coxa i Stracka, poprzez czteropunktową zmodyfikowaną Therry- Wilsona, czteropunktową Kelvina po metody oparte na modelowaniu za pomocą linii transmisyjnej (TLM) [3]. Kontakt omowy metal/półprzewodnik może być w najprostszym przypadku zobrazowany za pomocą pojedynczej linii transmisyjnej (TLM). W wielu przyrządach jest on jednak o wiele bardziej skomplikowany. Na jego opór całkowity mają wpływ zarówno wysokodomieszkowana warstwa podkontaktowa, jak i (np. w tranzystorze HEMT) warstwa dwuwymiarowego gazu elektronowego. Kontakt taki może być modelowany precyzyjnie za pomocą trójwarstwowej linii transmisyjnej. Jednak rozwiązanie układu równań dla wielowarstwowej linii transmisyjnej nie jest proste i tylko w pewnych przypadkach możliwe jest rozwiązanie analityczne [4, 5]. Nie trzeba zresztą sięgać do zaawansowanych przyrządów, żaby napotkać na problemy z pomiarami oporności właściwej kontaktów omowych. Kontakty omowe do SiC są takim przykładem skomplikowanych warstw składających się, w zależności od zastosowanej metalizacji, z różnych faz krzemków i węglików metalu jak również z grafitu [6]. Pierwsze struktury pomiarowe TLM (stosowane zresztą do dziś) były strukturami planarnymi. Problemem w ich stosowaniu jest konieczność ograniczenia rozpływu prądu do obszaru między sąsiednimi polami kontaktowymi. W praktyce realizowane jest to poprzez uformowanie pól kontaktowych ma powierzchni mesy wytrawion[...]