4H-SiC-SiO2界面特性與氧化工藝研究.pdf

1、4H-SiC MOSFET具有開(kāi)關(guān)頻率高、功率密度大、耐高溫、抗輻照等優(yōu)點(diǎn)，在軍用和民用領(lǐng)域前景廣闊。但由于4H-SiC/SiO2界面態(tài)密度高，導(dǎo)致溝道遷移率降低，閾值電壓不穩(wěn)定，嚴(yán)重阻礙了4H-SiC MOSFET的發(fā)展。
　　在根據(jù)所承擔(dān)的項(xiàng)目任務(wù)完成了1200V4H-SiC VDMOSFET元胞結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)任務(wù)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)針對(duì)目前4H-SiC MOS器件開(kāi)發(fā)中存在的溝道遷移率低的問(wèn)題，研究了SiC/SiO2界面態(tài)的成因，建立

2、了連續(xù)界面態(tài)模型，使用Silvaco軟件模擬了SiC/SiO2界面態(tài)對(duì)所設(shè)計(jì)的4H-SiC VDMOSFET電學(xué)參數(shù)的影響，進(jìn)行了旨在降低SiC/SiO2界面中C含量和界面態(tài)密度的兩步氧化工藝的探索，采用橢偏儀、XPS、C-V特性測(cè)試儀等設(shè)備測(cè)試分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，初步得到了以下主要結(jié)論：
　　1.Silvaco軟件仿真結(jié)果表明：界面態(tài)密度嚴(yán)重影響閾值電壓的穩(wěn)定性并導(dǎo)致遷移率、跨導(dǎo)、漏極電流密度顯著下降；相比沒(méi)有陷阱密度時(shí)的情況，當(dāng)總

3、界而態(tài)密度為1012cm-2eV-1數(shù)量級(jí)時(shí)，閾值電壓的漂移量為0.93 V，遷移率下降近80％，跨導(dǎo)下降近50％，漏極電流密度下降1個(gè)數(shù)量級(jí);當(dāng)界面態(tài)密度下降至1010 cm-22eV-1數(shù)量級(jí)時(shí)，遷移率、跨導(dǎo)下降10％，閩值電壓漂移現(xiàn)象消失，從而為氧化層制備工藝提供了參考依據(jù)。
　　2.XPS分析結(jié)果表明1200℃氧化制備的薄氧化層的厚度為14.878nm時(shí)，經(jīng)800℃退火后，氧化層中的C含量可降低至8％以下，與文獻(xiàn)中報(bào)道的實(shí)