4H-SiC MOS器件栅氧化层时变击穿特性研究

发布时间：2021-07-22 07:53

　　碳化硅（SiC）是一种性能优异的第三代半导体材料,其具有宽禁带、高击穿电场、高饱和漂移速率和高热导率等很多优异的物理和电学特性,也是制作高温度、高频率下工作的大功率器件的理想材料。另外,SiC能够通过氧化过程完成绝缘膜的生成,这种性质使SiC与现有的硅（Si）工艺高度兼容,从而使SiC基于Si工艺制作出MOSFET器件成为可能。但由于SiC材料的缺陷和界面陷阱的过多存在,使其氧化膜发生击穿时所需的激活能（Ea）减小,并使栅氧介质电应力的承受能力降低。所以,为了进一步提升SiCMOSFET栅氧介质的抗击穿特性,时变击穿和零时击穿一直都是超大规模集成电路（VLSI）可靠性的热点关注方向。本文主要针对4HH-SiC MOSFET器件栅氧化层的TDDB特性和4HH-SiC/SiO2界面进行探讨,并从测试方法学和反应击穿机理两个方面进行了系统地研究。本文的主要工作内容如下所示:一、对SiC材料特性及SiC MOSFET相关工艺及器件特性进行充分调研,包括SiC氧化类型以及氧化过程。同时,对于本文所引用Deal-Grove氧化动力学模型进行了说明,借助此模型对氧化过程进行具体的分析。此外,介绍氧化... 

【文章来源】：北方工业大学北京市

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

SiC电力电子器件应用领域

ＳｉＣ是一种具有相同数量Ｓｉ和Ｃ原子的非常典型的共价键化合物。在它的任??何一种结晶形态中，每个原子与都可以与其四个最近邻的原子通过较强键能的??ＳＰ３共价键结合成一个正四面体，其结构如图１－２所示。??Ｃ＂＾ＴＴ??图１－２?ＳｉＣ的结构示意图??ＳｉＣ晶体结构在化学计量成分相同的情况下可以结合成不同类型的晶体结??构。如闪锌矿结构、纤维锌矿结构以及菱形结构，简化来说就如３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ、１５Ｒ??等［５１。如图１－３就给出了?ＳｉＣ的几种多型结构的原子排列状况。??２??

ＳｉＣ是一种具有相同数量Ｓｉ和Ｃ原子的非常典型的共价键化合物。在它的任??何一种结晶形态中，每个原子与都可以与其四个最近邻的原子通过较强键能的??ＳＰ３共价键结合成一个正四面体，其结构如图１－２所示。??Ｃ＂＾ＴＴ??图１－２?ＳｉＣ的结构示意图??ＳｉＣ晶体结构在化学计量成分相同的情况下可以结合成不同类型的晶体结??构。如闪锌矿结构、纤维锌矿结构以及菱形结构，简化来说就如３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ、１５Ｒ??等［５１。如图１－３就给出了?ＳｉＣ的几种多型结构的原子排列状况。??２??

【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化后退火技术对SiO2/4H-SiC界面态密度的影响[J]. 杨涛涛,韩军,林文魁,曾春红,张璇,孙玉华,张宝顺,鞠涛.  半导体技术. 2018(01)
[2]高温氧化对SiC MOS器件栅氧可靠性的影响[J]. 周钦佩,张静,夏经华,许恒宇,万彩萍,韩锴.  半导体技术. 2017(10)
[3]碳化硅电力电子器件在电力系统的应用展望[J]. 盛况,郭清,张军明,钱照明.  中国电机工程学报. 2012(30)
[4]WO3-SiO2复合薄膜的烧结温度–相组成–气敏特性关系[J]. 周玉贵,季惠明,李晓雷,梁辉,徐明霞.  硅酸盐学报. 2010(06)
[5]用不同方法评价0.18μm CMOS工艺栅氧击穿电压和击穿电量（英文）[J]. 赵毅,万星拱,徐向明,曹刚,卜皎.  半导体学报. 2006(02)
[6]椭圆偏振仪测量薄膜厚度和折射率[J]. 马逊,刘祖明,陈庭金,廖华.  云南师范大学学报(自然科学版). 2005(04)
[7]高温恒定电场栅氧化层TDDB寿命测试方法研究[J]. 王涛,李斌,罗宏伟.  电子产品可靠性与环境试验. 2004(02)
[8]金属-半导体接触势垒高度的理论计算[J]. 李书平,王仁智,蔡淑惠.  固体电子学研究与进展. 2003(04)
[9]SiC的高温抗氧化性分析[J]. 常春,陈传忠,孙文成.  山东大学学报(工学版). 2002(06)
[10]栅氧化层TDDB可靠性评价试验及模型参数提取[J]. 恩云飞,孔学东,徐征,赵文斌.  电子产品可靠性与环境试验. 2002(01)

硕士论文
[1]SiC MOS器件SiC/SiO2界面反应机理研究[D]. 万彩萍.北方工业大学 2017
[2]4H-SiC MOSFET关键工艺开发与器件制作[D]. 唐亚超.电子科技大学 2016
[3]退火条件对4H-SiC/SiO2 MOS电容特性的影响研究[D]. 闫超林.西安电子科技大学 2016
[4]4H-SiC欧姆接触研究及其应用[D]. 张旭芳.兰州大学 2015



本文编号：3296755