氮離子注入對4H-SiCMOS系統(tǒng)界面特性的影響.pdf

1、SiC材料作為新一代寬禁帶半導(dǎo)體的重要代表，由于其寬禁帶、高擊穿電場、高熱導(dǎo)率、高功率密度等自身優(yōu)勢，以及可直接由熱氧化工藝生長Si〇2的特點(diǎn)，被應(yīng)用于高溫、高功率等場合。SiC己經(jīng)成為下一代極有可能取代廣泛應(yīng)用Si材料的一種重要寬禁帶半導(dǎo)體，因此研究SiC材料相關(guān)工藝具有重要意義。目前，阻礙SiC材料發(fā)展的一個主要問題是SiC/SiO2界面特性遠(yuǎn)不如Si/SiO2界面特性，從而影響了SiC基器件的特性。目前，國內(nèi)對于SiC材料的研究尚

2、且不夠。本文采用SRIM仿真、工藝實(shí)驗(yàn)、測試表征手段相結(jié)合的研究方法，探究了氧化前N+注入對于4H-SiC MOS系統(tǒng)界面特征的影響。
　　本文旨在研究氧化前N+注入改善4H-SiC SiC/ SiO2 MOS系統(tǒng)界面態(tài)特性，并探究了 N+注入工藝條件對于氧化層厚度、平帶電壓以及界面態(tài)密度的影響。氧化前向4H-SiC材料外延層中注入N+，摻入的N元素在氧化過程中會重新分布并在界面處積累，積累在界面處的N原子會和S i原子形成Si-

3、N/N-O鍵，打破Sii.xCxO2的中間態(tài)，減緩界面應(yīng)力，達(dá)到氮化和除碳的效果，進(jìn)而改善了界面態(tài)。實(shí)驗(yàn)基于現(xiàn)有成熟的工藝制作了4組樣品：直接濕氧氧化、退火；氧化前向SiC外延層中以15 KeV注入劑量為2x1012 cm-2的N+，然后濕氧氧化和退火；氧化前向SiC外延層中以15 KeV注入劑量為1.5x1013 cm-2的N+，然后濕氧氧化和退火；SiC外延層中以5 KeV注入劑量為1x1015 cm-2的N+，然后濕氧氧化和退火。

4、然后，利用AFM形貌測試、橢偏測試氧化層厚度、汞探針C-V測試的表征手段來分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果表明：當(dāng)離子注入的能量相同時，注入劑量越大，A F M測試得到的表面粗糙度越大，對于樣品表面的損傷越大；離子注入的能量相同時，較高的注入劑量使得4H-SiC外延層中摻入的N濃度相應(yīng)增大，增大了氧化速率，對應(yīng)的氧化層越厚；利用了高頻Terman方法計算了各個樣品的界面態(tài)密度，離子注入使得N分布為外延層低濃度、界面高濃度工藝可以有效地減少4H-SiC