6H-SiC表面热氧化生长的SiO2特性研究

论文摘要

碳化硅（SiC）是一种具有较大的电子饱和漂移速度、高临界击穿电场和高热导率的宽禁带化合物半导体材料。它是目前唯一能够由直接热氧化工艺生长氧化层的化合物半导体,其器件工艺与现有的Si平面工艺兼容,因此成为制造高温、高频、高功率、高压以及抗辐照器件的首选材料。在功率MOS器件中,作为绝缘层的SiO2质量相当关键。决定氧化栅质量的主要因素,是界面态和氧化层本身的结构。目前国内外关于SiO2/SiC的研究多集中在界面态问题上,通过掺N氧化等方式,界面态问题已经得到很大程度的改进。一些研究结果虽然也涉及到氧化层的疏松结构以及由此产生的耐压问题,但对于氧化层本身的研究仍局限于用SIMS、XPS等手段检测氧化层中的杂质原子。本文利用慢正电子湮灭多普勒展宽谱和红外反射光谱等方法研究了SiO2/SiC热氧化层中的空位型缺陷和氧化层的致密性,以及退火前后的变化,并以SiO2/Si作为对比样品,说明C元素的存在及其诱生的空位型缺陷对SiO2/SiC氧化层质量和SiC MOS击穿特性造成的影响。对干氧氧化的SiO2/SiC样品进行高频C-V测试,得到与文献报道相当接近的平带电压,说明样品表面的清洁程度能够满足研究工作的要求。用I-V法检测其击穿特性,SiC MOS临界电场强度的典型值在2～2.5×107 V/cm范围内,而同样工艺条件下的Si MOS样品临界电场强度的典型值为～4×107V/cm。由此可知,影响SiO2/SiC氧化层质量的主要因素不是氧化层中的可动电荷,而是C的外扩散在氧化层中形成的空位型缺陷。慢正电子湮灭多普勒展宽谱是对空位型缺陷相当敏感的检测手段。实验结果

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摘要

第一章综述

1.1 SiC MOS器件工艺

1.1.1 SiC材料的电学特性

1.1.2 MOS器件及工作原理

1.1.3 SiC MOS器件的特点

1.2 SiC工艺及其现状

1.2.1 SiC氧化工艺

1.2.2 其它相关工艺

1.2.3 研究进展

1.3 本论文的研究工作

2/SiC样品制备'>第二章热氧化SiO₂/SiC样品制备

2.1 高频 C-V测试原理

2.1.1 理想 MOS结构的 C-V特性

2.1.2 实际 MOS结构的 C-V特性

2.2 高频 C-V检测及分析

2.2.1 C-V测试仪器及样品制备

2.2.2 室温无光照条件下的 C-V检测结果

2.3 I-V特性分析

2.4 实验讨论

第三章慢正电子湮灭多普勒展宽谱实验

3.1 正电子湮灭（PAT）技术

3.1.1 正电子湮灭原理

3.1.2 正电子湮灭技术的四种实验方法

3.1.3 慢正电子湮灭多普勒展宽谱

3.2 慢正电子多普勒展宽谱分析

3.2.1 实验设备及实验样品

3.2.2 n型 SiC样品测试结果

3.2.3 p型 SiC样品测试结果

3.2.4 Si样品测试结果

3.3 I-V测试结果

3.4 小结

第四章红外反射光谱实验

4.1 红外光谱技术及应用

4.1.1 红外吸收光谱技术

4.1.2 红外反射光谱技术

4.2 红外反射光谱测试

4.2.1 测试条件及样品制备

2/Si的红外反射光谱'>4.2.2 SiO₂/Si的红外反射光谱

2/SiC的红外反射光谱'>4.2.3 SiO₂/SiC的红外反射光谱

2/SiC红外反射光谱的退火特性'>4.2.4 SiO₂/SiC红外反射光谱的退火特性

4.3 小结

总结

附录

声明

致谢

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