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《四川大学》 2001年
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6H-SiC MOS结构界面物理性质和辐照特性研究

廖伟  
【摘要】: 近年来新兴的碳化硅(SiC)半导体材料是第三代宽禁带化合物半导体材料的代表之一。它是唯一能够直接热氧化生长氧化层的化合物半导体,因此其器件工艺能够与现有的Si平面工艺相兼容,这使得SiC在制造高温、高频、高功率、高压和抗辐照MOS器件及相关集成电路方面无疑占有独特的地位。目前对SiC氧化层及其界面性质的研究已经成为SiC的热点研究课题之一。我们在本论文工作中使用干氧热氧化6H-SiC生长SiO_2层作为栅绝缘层,成功的制作出了SiC MOS电容,用以研究SiO_2/SiC系统的界面物理性质和辐照特性。 通过光照C-V测试技术,证实了p型SiC MOS结构的较大的平带电压漂移值并非是由于氧化层中的Al引起而应归因于大量界面态的存在。对测试中出现的有效界面态台阶现象进行了系统的理论分析和解释,得出了界面态台阶出现的必要条件以及利用界面态台阶估算有效界面态和氧化层固定电荷密度的方法。作为光照实验的补充,在低温实验中进一步验证了SiO_2/p-SiC界面态为施主型界面态并且有越靠近带边密度越高的趋势,而SiO_2/n-SiC界面态为受主型界面态,而且总体密度较SiO_2/p-SiC界面态低。 在正栅偏压条件下对SiC MOS电容进行了γ辐照,辐照剂量分别为0.2M和1.0M(SiO_2)。实验证实了SiC MOS电容具有比Si MOS电容更强的抗辐照能力,而n型SiC MOS电容又优于p型SiC MOS电容。通过对氧化层中的C,界面态的类型和禁带宽度三方面的讨论,对此进行了初步的分析。但是从界面态的角度来考虑SiC MOS器件,n沟道器件却具有比p沟道器件好得多的抗辐照能力。 摘要(Abstraet) 最后,通过分析XPS测试结果中的SiZP和015的结合能谱峰,证实了 Si衬底上热氧化生长的510:层的质量优于SIC衬底氧化生长的510:层.而 SIMS测试分析Al、N和C元素的结果显示在p一SIC热氧化层中Al不易释 放,且其中C的含量大于n一SIC氧化层.这表明5102/n一SIC界面质量优于 5102/P一SIC界面,与C一V测试得到的结果是一致的.
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TN386

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【引证文献】
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