SiC MOS界面氮等離子體改性及電學(xué)特性研究.pdf

1、碳化硅(SiC)半導(dǎo)體由于具有寬禁帶、高擊穿電場、高熱導(dǎo)率等優(yōu)異特性，使其在高溫、高功率、高頻、高輻射等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，其研究廣為關(guān)注。與其它寬帶隙半導(dǎo)體相比，SiC能夠像硅那樣通過熱氧化工藝生長氧化膜，這使得它更容易在成型的硅器件體系下設(shè)計和制作基于MOS(金屬/氧化物/半導(dǎo)體)結(jié)構(gòu)的器件。然而實際制作的SiCMOS器件溝道遷移率較低，其主要原因是由于SiO2/SiC的界面態(tài)密度過高。因此如何降低SiO2/SiC的界面態(tài)密度成為Si

2、CMOS器件研究中的關(guān)鍵技術(shù)問題。 本文首先探討了SiO2/SiC界面態(tài)起源及其研究方法，緊接著研究SiCMOS器件工藝，在4H-SiC襯底上通過干氧氧化生長SiO2絕緣層，為了能夠更好的改善界面性能，采用對氧化膜損傷較小的ECR(電子回旋共振)等離子體處理系統(tǒng)產(chǎn)生的高活性N等離子體處理SiO2/SiC界面，并與未經(jīng)處理的樣品對比，研究其處理效果。本文著重分析了不同工藝下制作的SiCMOS電容樣品的電學(xué)特性。通過Ⅰ-Ⅴ測試和Fo

3、wler-Nordheim隧道電流模型解析進(jìn)行氧化膜可靠性評價，獲得的氧化膜擊穿場強(qiáng)達(dá)9.96MV/cm，SiO2/SiC勢壘高度達(dá)2.70eV，同時驗證了ECR系統(tǒng)的氮等離子體處理沒有劣化氧化膜的耐壓特性。通過高頻-準(zhǔn)靜態(tài)C-V測試評價SiO2/SiC界面特性，獲得了不同工藝下界面態(tài)密度分布和氧化膜中的電荷分布情況，并且經(jīng)氮等離子體處理的樣品的界面態(tài)密度在費米能級附近低減至2.27×1012cm-2eV-1。 本文的研究結(jié)果表