SiO-,2--SiC界面氮?dú)涞入x子體處理及電學(xué)特性研究.pdf

1、碳化硅(SiC)由于具有寬禁帶、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高熱導(dǎo)率等優(yōu)異的物理及電子學(xué)特性，使其在高溫、高頻、大功率及抗輻射等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。與其它寬禁帶半導(dǎo)體相比，SiC最大的優(yōu)勢(shì)在于能通過(guò)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(chǔ)上制作基于SiC的MOS(金屬/氧化物/半導(dǎo)體)器件。但實(shí)際制作的SiC MOS器件溝道遷移率非常低，其中一個(gè)主要原因是SiO2/SiC界面較高的界面態(tài)密度，嚴(yán)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(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
　　 本文采用ECR等離子體系統(tǒng)產(chǎn)生的高活性氮?dú)浠旌系入x子體處理SiO2/SiC界面，將樣品制作成MOS電容后進(jìn)行電學(xué)特性測(cè)試，并與未處理的樣品進(jìn)行比較以研究處理效果。通過(guò)I-V測(cè)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(chǎng)強(qiáng)為9.95MV/cm，SiO2與SiC間的勢(shì)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(guò)高頻C-V測(cè)試定性反映了等離子體處理對(duì)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(zhǔn)靜態(tài)C-V測(cè)試，利用Hi-Lo法定量計(jì)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(jí)的關(guān)系曲線；其中，在靠近導(dǎo)帶處(Ec-E=0.24eV)，經(jīng)氮?dú)浠旌系入x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