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1、SiC材料作為新一代寬禁帶半導(dǎo)體的重要代表,由于其寬禁帶、高擊穿電場(chǎng)、高熱導(dǎo)率、高功率密度等自身優(yōu)勢(shì),以及可直接由熱氧化工藝生長(zhǎng)Si〇2的特點(diǎn),被應(yīng)用于高溫、高功率等場(chǎng)合。SiC己經(jīng)成為下一代極有可能取代廣泛應(yīng)用Si材料的一種重要寬禁帶半導(dǎo)體,因此研究SiC材料相關(guān)工藝具有重要意義。目前,阻礙SiC材料發(fā)展的一個(gè)主要問(wèn)題是SiC/SiO2界面特性遠(yuǎn)不如Si/SiO2界面特性,從而影響了SiC基器件的特性。目前,國(guó)內(nèi)對(duì)于SiC材料的研究尚
2、且不夠。本文采用SRIM仿真、工藝實(shí)驗(yàn)、測(cè)試表征手段相結(jié)合的研究方法,探究了氧化前N+注入對(duì)于4H-SiC MOS系統(tǒng)界面特征的影響。
本文旨在研究氧化前N+注入改善4H-SiC SiC/ SiO2 MOS系統(tǒng)界面態(tài)特性,并探究了 N+注入工藝條件對(duì)于氧化層厚度、平帶電壓以及界面態(tài)密度的影響。氧化前向4H-SiC材料外延層中注入N+,摻入的N元素在氧化過(guò)程中會(huì)重新分布并在界面處積累,積累在界面處的N原子會(huì)和S i原子形成Si-
3、N/N-O鍵,打破Sii.xCxO2的中間態(tài),減緩界面應(yīng)力,達(dá)到氮化和除碳的效果,進(jìn)而改善了界面態(tài)。實(shí)驗(yàn)基于現(xiàn)有成熟的工藝制作了4組樣品:直接濕氧氧化、退火;氧化前向SiC外延層中以15 KeV注入劑量為2x1012 cm-2的N+,然后濕氧氧化和退火;氧化前向SiC外延層中以15 KeV注入劑量為1.5x1013 cm-2的N+,然后濕氧氧化和退火;SiC外延層中以5 KeV注入劑量為1x1015 cm-2的N+,然后濕氧氧化和退火。
4、然后,利用AFM形貌測(cè)試、橢偏測(cè)試氧化層厚度、汞探針C-V測(cè)試的表征手段來(lái)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果表明:當(dāng)離子注入的能量相同時(shí),注入劑量越大,A F M測(cè)試得到的表面粗糙度越大,對(duì)于樣品表面的損傷越大;離子注入的能量相同時(shí),較高的注入劑量使得4H-SiC外延層中摻入的N濃度相應(yīng)增大,增大了氧化速率,對(duì)應(yīng)的氧化層越厚;利用了高頻Terman方法計(jì)算了各個(gè)樣品的界面態(tài)密度,離子注入使得N分布為外延層低濃度、界面高濃度工藝可以有效地減少4H-SiC
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