Al 2 O 3 /4H-SiC MOS结构制备及相关性能研究

发布时间：2021-11-10 08:22

　　SiC半导体具有禁带宽度大、临界击穿电场高、热导率高、载流子饱和漂移速度高等优异特性,在高温、高频、大功率器件领域具有极大应用潜力。同时,SiC是唯一一种可以热氧化形成SiO₂膜的宽带隙化合物半导体,这一特点使SiC MOSFET可以在成熟的硅工艺上实现。SiC MOSFET是一类重要的功率器件,也是构成SiC IGBT的重要组成部分。然而实际制作的SiC MOSFET器件存在沟道迁移率低的问题,其主要原因是SiO₂/SiC界面态密度过高。原子层沉积（ALD）制备Al₂O₃是一种可能的解决方案,但Al₂O₃/4H-SiC MOS结构也面临着过高陷阱问题。本文基于ALD制备工艺,详细研究了不同退火方式对MOS结构电子输运特性的影响,提出了两步退火工艺方案。采用ALD制备Al₂O₃栅极制备了Al₂O₃/4H-SiC MOS结构。电子输运特性研究表明氧空位是MOS结构F-P发... 

【文章来源】：上海师范大学上海市

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstrat
第1章 文献综述
    1.1 研究背景
        1.1.1 碳化硅材料
    1.2 碳化硅金属氧化物半导体场效应管
        1.2.1 SiC击穿场强和击穿电压
        1.2.2 SiC MOSFET
    1.3 制造碳化硅场效应管面临的挑战
        1.3.1 SiC晶体质量
        1.3.2 栅氧化物
        1.3.3 SiO_2/SiC界面
        1.3.4 界面缺陷
        1.3.5 界面的钝化
    1.4 高k材料
        1.4.1 研究高k材料的意义
        1.4.2 A_2O_3高k材料
    1.5 本文的主要工作
第2章 样品制备及表征
    2.1 Al_2O_3/4H-SiC MOS结构的制备
        2.1.1 ALD制备Al_2O_3高k材料
        2.1.2 光刻图形化
        2.1.3 磁控溅射
        2.1.4 快速退火炉
        2.1.5 热氧化炉
    2.2 样品的表征
第3章 Al_2O_3/4H-SiC MOS电子输运机制研究
    3.1 MOS结构的导电机制
    3.2 Al_2O_3/4H-SiC MOS结构制备
    3.3 温度、场强对Al_2O_3/4H-SiC MOS电子输运影响
        3.3.1 较低温度下的输运机制
        3.3.2 较高温度下的输运机制
    3.4 Al_2O_3中的陷阱能级
    3.5 本章小结
第4章 退火方式对Al_2O_3陷阱能级的影响
    4.1 退火方式对Al_2O_3表面形貌的影响
    4.2 低温慢速退火的影响
        4.2.1 对Al_2O_3表面形貌的影响
        4.2.2 MOS400的电学性能
        4.2.3 MOS500的电学性能
        4.2.4 500℃O_2氛围慢速退火对Al_2O_3能带结构的影响
    4.3 两步退火法
    4.4 本章小结
第5章 栅极材料对 4H-SiC MOS界面态的影响
    5.1 理论分析
    5.2 Al_2O_3/4H-SiC MOS结构的界面态密度
    5.3 SiO_2/4H-SiC的界面态
    5.4 栅材料对 4H-SiC界面态的影响
        5.4.1 NO退火
        5.4.2 O_2退火
        5.4.3 HF刻蚀对ALD的影响
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 进一步工作的方向
参考文献
攻读硕士期间主要研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Influences of high-temperature annealing on atomic layer deposited Al2O3/4H-SiC[J]. 王弋宇,申华军,白云,汤益丹,刘可安,李诚瞻,刘新宇.  Chinese Physics B. 2013(07)
[2]SiC表面氢化研究[J]. 罗小蓉,张波,李肇基,龚敏.  电子与信息学报. 2006(11)



本文编号：3486921