SiO-,2--SiC界面氮氫等離子體處理及電學特性研究.pdf

1、碳化硅(SiC)由于具有寬禁帶、高擊穿場強、高熱導率等優(yōu)異的物理及電子學特性，使其在高溫、高頻、大功率及抗輻射等領域具有廣闊的應用前景。與其它寬禁帶半導體相比，SiC最大的優(yōu)勢在于能通過熱氧化生成本征氧化物二氧化硅(SiO2)，這使它能在成熟的硅工藝基礎上制作基于SiC的MOS(金屬/氧化物/半導體)器件。但實際制作的SiC MOS器件溝道遷移率非常低，其中一個主要原因是SiO2/SiC界面較高的界面態(tài)密度，嚴重影響了器件性能的發(fā)揮，因

2、此降低SiO2/SiC系統(tǒng)的界面態(tài)密度成為SiC基MOS器件研究的關鍵技術(shù)問題。
　　 本文采用ECR等離子體系統(tǒng)產(chǎn)生的高活性氮氫混合等離子體處理SiO2/SiC界面，將樣品制作成MOS電容后進行電學特性測試，并與未處理的樣品進行比較以研究處理效果。通過I-V測試及Fowler-Nordheim電流模型分析了等離子體處理后氧化膜的可靠性，獲得的氧化膜的擊穿場強為9.95MV/cm，SiO2與SiC間的勢壘高度為2.71eV，接近

3、理論值2.72eV，表明所獲氧化膜具有優(yōu)良的可靠性。通過高頻C-V測試定性反映了等離子體處理對界面的改善效果，并得出氧化層中的有效電荷密度為-2.23×1011cm-2。結(jié)合高頻及準靜態(tài)C-V測試，利用Hi-Lo法定量計算出等離子體處理后樣品的界面態(tài)密度，并作出了界面態(tài)密度分布與能級的關系曲線；其中，在靠近導帶處(Ec-E=0.24eV)，經(jīng)氮氫混合等離子體處理10min的樣品的界面態(tài)密度降低至1.14×1012cm-2eV-1的低水平