退火条件对4H-SiC/SiO2 MOS电容特性的影响研究
发布时间：2021-01-24 02:09
碳化硅（SiC）具有宽禁带,高击穿电场,高热导率等优点,是优良的第三代半导体材料。SiC MOS器件特别适用于高温,高频大功率,强辐射的工作条件,在航空航天,核能,通讯等领域具有广泛的应用前景。然而SiC/SiO2界面质量较差,界面态密度较高,这样会导致反型沟道迁移率较低,阈值电压,栅可靠性等问题,极大地限制了SiC MOS器件的性能。改善界面质量,降低器件界面态密度仍是当前的热点问题,其中氧化后退火被证明是一种有效的手段。本文研究了三种SiC热氧化退火气氛（NO,Ar,N2）的效果,对这三种气氛下退火的n型4H-SiC MOS电容样品进行了测试与分析。样品的C-V测试结果表明:NO退火样品的平带电压正偏较小,氧化层陷阱密度Not,近界面陷阱密度Niot以及界面态密度Dit也均明显小于另两个样品。这说明NO退火能更有效的减少界面态,氧化层中的近界面陷阱与氧化层中的陷阱。I-V测试结果表明,界面态密度较低的NO退火样品相比于Ar和N2退火样品,其半导体材料与氧化绝缘层之间的势垒高度Fb值较高,漏电流较低。电压应力测试的结果...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 本文研究背景
1.1.1 SiC器件的优势
1.1.2 SiC半导体器件发展与市场化现状
1.1.3 SiC半导体器件的工艺的发展
2/SiC界面陷阱"> 1.2 SiO2/SiC界面陷阱
2/SiC MOS结构中界面陷阱的构成"> 1.2.1 SiO2/SiC MOS结构中界面陷阱的构成
2/SiC界面态陷阱的成因"> 1.2.2 SiO2/SiC界面态陷阱的成因
2/SiC界面质量提升方法的研究"> 1.3 SiO2/SiC界面质量提升方法的研究
1.3.1 SiC材料：晶向对界面特性的影响
1.3.2 氧化或氧化后退火工艺对界面特性的影响
1.4 本文的主要工作
第二章 SiC MOS电容的表征方法研究
2.1 MOS电容的I-V测试
2.1.1 MOS漏电机理
2.1.2 I-V测试提取击穿场强与势垒高度
2.2 SiC MOS的C-V特性
2.3 用C-V数据提取平带电压
ot与近界面氧化层陷阱密度Niot"> 2.4 利用C-V提取氧化层陷阱密度Not与近界面氧化层陷阱密度Niot
2.5 SiC MOS界面态密度的提取
2.5.1 高频法（Terman法）
2.5.2 高频—准静态法
2.5.3 电导法
it 与Ec-Eit的对应关系"> 2.5.4 Dit与Ec-Eit的对应关系
第三章 4H-SiC MOS电容的制备和结构测试
3.1 试验样品的制备
3.1.1 衬底清洗
3.1.2 外延生长与掺杂
3.1.3 衬底氧化
3.1.4 氧化后退火
3.1.5 电极制作
3.2 样品物理结构测试
3.2.1 光谱椭偏仪测试
3.2.2 原子力显微镜（AFM）测试
3.2.3 二次离子质谱（SIMS）测试
第四章 4H-SiC MOS电容的电学特性测试与分析
4.1 I-V测试
b的提取"> 4.1.2 半导体材料与氧化绝缘层之间的势垒高度Fb的提取
4.2 高频C-V，G-V与电导测试
fb和氧化层陷阱密度Not以及近界面氧化层陷阱密度Niot"> 4.2.1 C-V曲线提取平带电压Vfb和氧化层陷阱密度Not以及近界面氧化层陷阱密度Niot
4.2.2 用电导法提取界面态密度Dit
第五章 4H-SiC MOS电容的电压应力可靠性测试与高温测试
5.1 电压应力测试
5.1.1 电压应力测试实验介绍
5.1.2 电压应力测试结果与分析
5.2 高温测试
5.2.1 高温测试实验介绍
5.2.2 高温测试结果与分析
第六章 总结
参考文献
致谢
作者简介
附录A 高频C-V法提取界面态的Matlab程序
附录B 高频-准静态法提取界面态密度Matlab程序
附录C 电导法求界面态密度Matlab程序
【参考文献】：
期刊论文
[1]电力电子器件及其应用的现状和发展[J]. 钱照明,张军明,盛况. 中国电机工程学报. 2014(29)
[2]4H-SiC衬底表面SiC薄膜的同质外延生长[J]. 刘忠良,康朝阳,唐军,徐彭寿. 人工晶体学报. 2012(01)
[3]SiC电力电子技术综述[J]. 李宇柱. 固体电子学研究与进展. 2011(03)
[4]论SiC单晶生长及外延技术的发展[J]. 姚远,周亮,徐开松. 才智. 2009(27)
[5]SiC MOS界面氮等离子体改性及电学特性评价[J]. 王德君,李剑,朱巧智,秦福文,宋世巍. 固体电子学研究与进展. 2009(02)
[6]半导体SiC材料研究进展及其应用[J]. 王辉,琚伟伟,刘香茹,陈庆东,尤景汉,巩晓阳. 科技创新导报. 2008(01)
硕士论文
[1]SiC MOS的介质层/SiC界面特性研究[D]. 多亚军.西安电子科技大学 2013
[2]离子注入对4H-SiC MOS界面特性影响的研究[D]. 王德龙.西安电子科技大学 2010
[3]4H-SiC MOS结构工艺与电学特性研究[D]. 马继开.大连理工大学 2007
本文编号：2996363
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 本文研究背景
1.1.1 SiC器件的优势
1.1.2 SiC半导体器件发展与市场化现状
1.1.3 SiC半导体器件的工艺的发展
2/SiC界面陷阱"> 1.2 SiO2/SiC界面陷阱
2/SiC MOS结构中界面陷阱的构成"> 1.2.1 SiO2/SiC MOS结构中界面陷阱的构成
2/SiC界面态陷阱的成因"> 1.2.2 SiO2/SiC界面态陷阱的成因
2/SiC界面质量提升方法的研究"> 1.3 SiO2/SiC界面质量提升方法的研究
1.3.1 SiC材料：晶向对界面特性的影响
1.3.2 氧化或氧化后退火工艺对界面特性的影响
1.4 本文的主要工作
第二章 SiC MOS电容的表征方法研究
2.1 MOS电容的I-V测试
2.1.1 MOS漏电机理
2.1.2 I-V测试提取击穿场强与势垒高度
2.2 SiC MOS的C-V特性
2.3 用C-V数据提取平带电压
ot与近界面氧化层陷阱密度Niot"> 2.4 利用C-V提取氧化层陷阱密度Not与近界面氧化层陷阱密度Niot
2.5.1 高频法（Terman法）
2.5.2 高频—准静态法
2.5.3 电导法
it
第三章 4H-SiC MOS电容的制备和结构测试
3.1 试验样品的制备
3.1.1 衬底清洗
3.1.2 外延生长与掺杂
3.1.3 衬底氧化
3.1.4 氧化后退火
3.1.5 电极制作
3.2 样品物理结构测试
3.2.1 光谱椭偏仪测试
3.2.2 原子力显微镜（AFM）测试
3.2.3 二次离子质谱（SIMS）测试
第四章 4H-SiC MOS电容的电学特性测试与分析
4.1 I-V测试
b的提取"> 4.1.2 半导体材料与氧化绝缘层之间的势垒高度Fb的提取
4.2 高频C-V，G-V与电导测试
fb和氧化层陷阱密度Not以及近界面氧化层陷阱密度Niot"> 4.2.1 C-V曲线提取平带电压Vfb和氧化层陷阱密度Not以及近界面氧化层陷阱密度Niot
5.1 电压应力测试
5.1.1 电压应力测试实验介绍
5.1.2 电压应力测试结果与分析
5.2 高温测试
5.2.1 高温测试实验介绍
5.2.2 高温测试结果与分析
第六章 总结
参考文献
致谢
作者简介
附录A 高频C-V法提取界面态的Matlab程序
附录B 高频-准静态法提取界面态密度Matlab程序
附录C 电导法求界面态密度Matlab程序
【参考文献】：
期刊论文
[1]电力电子器件及其应用的现状和发展[J]. 钱照明,张军明,盛况. 中国电机工程学报. 2014(29)
[2]4H-SiC衬底表面SiC薄膜的同质外延生长[J]. 刘忠良,康朝阳,唐军,徐彭寿. 人工晶体学报. 2012(01)
[3]SiC电力电子技术综述[J]. 李宇柱. 固体电子学研究与进展. 2011(03)
[4]论SiC单晶生长及外延技术的发展[J]. 姚远,周亮,徐开松. 才智. 2009(27)
[5]SiC MOS界面氮等离子体改性及电学特性评价[J]. 王德君,李剑,朱巧智,秦福文,宋世巍. 固体电子学研究与进展. 2009(02)
[6]半导体SiC材料研究进展及其应用[J]. 王辉,琚伟伟,刘香茹,陈庆东,尤景汉,巩晓阳. 科技创新导报. 2008(01)
硕士论文
[1]SiC MOS的介质层/SiC界面特性研究[D]. 多亚军.西安电子科技大学 2013
[2]离子注入对4H-SiC MOS界面特性影响的研究[D]. 王德龙.西安电子科技大学 2010
[3]4H-SiC MOS结构工艺与电学特性研究[D]. 马继开.大连理工大学 2007
本文编号：2996363
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2996363.html
