氮等離子體處理對SiC MOS柵氧化膜TDDB特性的影響.pdf

1、與硅相比，第三代半導(dǎo)體碳化硅擁有極好的性質(zhì)，比如高熱導(dǎo)率，高電子遷移率等，同時也是唯一一種能夠通過熱氧化過程生長氧化膜的化合物半導(dǎo)體。然而直接通過熱氧化過程制作的4H-SiC MOS器件有著界面缺陷過多，氧化膜可靠性欠佳的問題。其原因在于熱氧化生成的氧化膜中存在著許多缺陷，這些缺陷導(dǎo)致氧化膜擊穿所需要的激活能減小，降低了氧化膜電應(yīng)力的承受能力。因此減少氧化膜中的缺陷，提高氧化膜可靠性就成為了SiC MOSFET研究領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。

2、>　　本文使用電子回旋共振(ECR)氮等離子體處理工藝對通過熱氧化過程形成的氧化膜進(jìn)行處理，制作成為4H-SiC MOS結(jié)構(gòu)。通過I-Ⅴ測試發(fā)現(xiàn)，通過ECR氮等離子體處理工藝，SiO2/4H-SiC的勢壘高度有效地提高至2.67 eV，接近理論值2.7 eV，擊穿場強(qiáng)達(dá)到了10.90 MV/cm。采用階躍電流經(jīng)時擊穿(SCTDDB)方法研究了ECR氮等離子體處理對4H-SiC MOS氧化膜經(jīng)時擊穿(TDDB)行為的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，ECR

3、氮等離子體能夠有效提高氧化膜的擊穿電荷量與壽命，與未經(jīng)過當(dāng)?shù)入x子體處理的樣品相比，經(jīng)過處理的樣品擊穿電荷量與壽命分別提高了10-100倍和3-4個數(shù)量級。同時，本文還發(fā)現(xiàn)經(jīng)過ECR氮等離子體處理后，樣品的耐受電場強(qiáng)度的能力有所提高，而且樣品的均一性有了很大提高，很小場強(qiáng)下就會被擊穿的樣品被消除，樣品的擊穿場強(qiáng)分布在一個較窄的范圍內(nèi)。為了解釋ECR氮等離子體處理對于4H-SiC MOS樣品TDDB行為的影響，本文使用了X射線光電子能譜(X