SiO2/SiC界面对4H-SiC n-MOSFET反型沟道电子迁移率的影响

提出了一种基于器件物理的4H-SiC n-MOSFET反型沟道电子迁移率模型.该模型包括了界面态、晶格、杂质以及表面粗糙等散射机制的影响,其中界面态散射机制考虑了载流子的屏蔽效应.利用此模型,研究了界面态、表面粗糙度等因素对迁移率的影响,模拟结果表明界面态和表面粗糙度是影响沟道电子迁移率的主要因素.其中,界面态密度决定了沟道电子迁移率的最大值,而表面粗糙散射则制约着高场下的电子迁移率.该模型能较好地应用于器件模拟.     

用于电路模拟的4H-SiC MOSFET高温沟道电子迁移率模型

提出了适用于电路模拟的4H-SiC n-MOSFET高温沟道电子迁移率模型.在新模型中,引入了横向有效电场和表面粗糙散射的温度依赖性,电子饱和漂移速度与横向有效电场和温度的关系,以及改进的界面陷阱电荷和固定氧化物电荷库仑散射模型等因素.采用与温度-阈值电压实验曲线拟合的方法,确定了界面态参数和固定氧化物电荷.基于新迁移率模型的模拟结果与实验吻合.     

用于电路模拟的4H-SiC MOSFET高温沟道电子迁移率模型

提出了适用于电路模拟的4H-SiC n-MOSFET高温沟道电子迁移率模型.在新模型中,引入了横向有效电场和表面粗糙散射的温度依赖性,电子饱和漂移速度与横向有效电场和温度的关系,以及改进的界面陷阱电荷和固定氧化物电荷库仑散射模型等因素.采用与温度-阈值电压实验曲线拟合的方法,确定了界面态参数和固定氧化物电荷.基于新迁移率模型的模拟结果与实验吻合.     

GaN n-MOSFET反型沟道电子迁移率模型

在器件物理的基础上,提出了一种半经验的GaN n-MOSFET反型沟道电子迁移率模型.该模型考虑了位错、界面态、光学声子、离化杂质、表面粗糙、声学声子,以及高场对迁移率的影响.模拟结果表明,界面态和位错是影响沟道迁移率的主要因素,尤其是界面态,它决定了迁移率的最大值,而位错密度的增加使迁移率减小.此外,表面粗糙散射和高场散射主要影响高场下载流子迁移率.由此可见,GaN n-MOSFET沟道迁移率的提高依赖于晶体质量和界面质量的提高.     

SiO2/4H-SiC(0001)界面过渡区的ADXPS研究

采用角依赖X射线光电子谱技术(ADXPS)对高温氧化SiO2/4H-SiC(0001)界面过渡区的组成、成分分布等进行了研究.通过控制1%浓度HF酸刻蚀氧化膜的时间,制备出超薄膜(1～1.5nm)样品,同时借助标准物对照分析,提高了谱峰分解的可靠性.结果显示,高温氧化形成的SiO2/4H-SiC(0001)界面,同时存在着Si1 ,Si2 ,Si33 3种低值氧化物,变角分析表明,一个分层模型适合于描述该过渡区的成分分布.建立了过渡区的原子级模型并计算了氧化膜厚度.结合过渡区各成分含量的变化及电容-电压(C-V)测试分析,揭示了过渡区成分与界面态的直接关系.     

SiO2/4H-SiC(0001)界面过渡区的ADXPS研究

采用角依赖X射线光电子谱技术(ADXPS)对高温氧化SiO2/4H-SiC(0001)界面过渡区的组成、成分分布等进行了研究.通过控制1%浓度HF酸刻蚀氧化膜的时间,制备出超薄膜(1～1.5nm)样品,同时借助标准物对照分析,提高了谱峰分解的可靠性.结果显示,高温氧化形成的SiO2/4H-SiC(0001)界面,同时存在着Si1+,Si2+,Si33+3种低值氧化物,变角分析表明,一个分层模型适合于描述该过渡区的成分分布.建立了过渡区的原子级模型并计算了氧化膜厚度.结合过渡区各成分含量的变化及电容-电压(C-V)测试分析,揭示了过渡区成分与界面态的直接关系.     

SiO2/4H-SiC界面氮化退火

通过1 300℃高温干氧热氧化法在n型4H-SiC外延片上生长了厚度为60 nm的SiO2栅氧化层.为了开发适合于生长低界面态密度和高沟道载流子迁移率的SiC MOSFET器件产品的栅极氧化层退火条件,研究了不同退火条件下的SiO2/SiC界面电学特性参数.制作了MOS电容和横向MOSFET器件,通过表征SiO2栅氧化层C-V特性和MOSFET器件I-V特性,提取平带电压、C-V磁滞电压、SiO2/SiC界面态密度和载流子沟道迁移率等电学参数.实验结果表明,干氧氧化形成SiO2栅氧化层后,在1 300℃通入N2退火30 min,随后在相同温度下进行NO退火120 min,为最佳栅极氧化层退火条件,此时,SiO2/SiC界面态密度能够降低至2.07×1012 cm-2·eV-1@0.2 eV,SiC MOSFET沟道载流子迁移率达到17 cm2·V-1·s-1.     

氮离子注入提高4H-SiC n-MOSFET沟道迁移率的分析（英文）

氮离子注入提高4H-SiC MOSFET的沟道迁移率来自两方面的原因:一是减小了界面态密度,另一个是反掺杂。本文详细研究了这两方面的原因。结果表明,当氮的反掺杂浓度和P型衬底的掺杂浓度可以相比较的时候,氮离子注入提高4H-SiC MOSFET的迁移率来自于界面态密度的减小;随着反掺杂浓度的增加,反掺杂在氮离子注入提高沟道迁移率的贡献越来越多,同时,在这种情况下,限制沟道迁移率的机制是表面粗糙度散射。     

SiO_2/SiC界面陷阱对SiC MOSFET开关损耗的影响

位于SiO_2/SiC界面处密度较高的陷阱,不仅俘获SiC MOSFET沟道中的载流子,而且对沟道中的载流子形成散射、降低载流子的迁移率,因而严重影响了SiC MOSFET的开关特性。目前商业化的半导体器件仿真软件中迁移率模型是基于Si器件开发,不能体现SiO_2/SiC界面处的陷阱对沟道中载流子的散射作用。通过引入能正确反映界面陷阱对载流子作用的迁移率模型,利用半导体器件仿真软件研究了界面陷阱对SiC MOSFET动态特性的影响。结果表明,随着界面陷阱密度的增加,SiC MOSFET开通过程变慢,开通损耗增加,而关断过程加快,关断损耗减小;但是由于沟道载流子数量的减少、导通电阻的增加,总损耗是随着界面陷阱密度的增加而增加。     

碳化硅MOSFET反型沟道迁移率的研究

SiC MOSFET是制作高速、低功耗开关功率器件的理想材料，然而，制作反型沟道迁移率较高的SiC MOSFET工艺尚未取得满意结果。通过在N0中高温退火可以显著地提高4H—SiC MOSFET的有效沟道迁移率；采用H2中退火制作的4H—SiC MOSFET阈值电压为3．1V，反型沟道迁移率高于100cm^2／Vs的栅压的安全工作区较宽。N20退火技术由于其的安全性而发展迅速并将取代N0。     

The Effects of Implant Activation Anneal on the Effective Inversion Layer Mobility of 4H-SiC MOSFETs

In this paper, we investigate the effective inversion layer mobility of lateral 4H-SiC metal oxide semiconductor field-effect transistors (MOSFETs). Initially, lateral n-channel MOSFETs were fabricated with three process splits to investigate phosphorus implant activation anneal temperatures of 1200, 1650, and 1800°C. Mobility results were similar for all three temperatures (using a graphite cap at 1650°C and 1800°C). A subsequent experiment was performed to determine the effect of p-type epi-regrowth on the highly doped p-well surface. The negative effects of the high p-well doping are still seen with 1500 ? p-type regrowth, while growing 0.5 μm or more appears to be sufficient to grow out of the damaged area. A continuing series of tests are being conducted at present.     

用XPS法研究SiO_2/4H-SiC界面的组成

利用X射线光电子谱(XPS)研究了高温氧化形成的SiO2/4H-SiC界面的化学组成.获取低浓度HF酸刻蚀速度基础上制备出超薄氧化膜(1～1.5 nm)样品,并借助标准物对照法辅助谱峰分析.结果表明,高温氧化SiO2/4H-SiC界面,类石墨碳较多,除Si1 成分外,还存在Si2 和Si3 两种低值氧化物.三种工艺处理后界面成分含量的对比,指出界面成分可通过合理工艺有效控制,以C-V测试曲线印证了界面成分减少对电学特性的改善.     

SiO_2/SiC界面的Wet-ROA改性机理研究

高温热氧化法在4H-SiC(0001)晶面上生成SiO2氧化膜,采用湿氧二次氧化(wet-ROA)工艺对样品进行处理,通过测量SiCMOS结构界面电学特性,发现wet-ROA工艺有助于降低界面态密度,改善SiO2/SiC界面电学特性。采用变角X射线光电子能谱(ADXPS)技术对SiO2/SiC界面过渡区进行分析,通过过渡区厚度计算和过渡区成分含量比较,发现湿氧二次氧化工艺可减小过渡区氧化膜厚度,降低过渡区成分含量,进而揭示了降低SiO2/SiC界面态密度,改善界面电学特性的微观机理。     

Study of Electron Mobility in 4H-SiC Buried-Channel MOSFETs

研究了几种因素对4H-SiC隐埋沟道MOSFET沟道迁移率的影响.提出了一个简单的模型用来定量分析串联电阻对迁移率的影响.串联电阻不仅会使迁移率降低,还会使峰值场效应迁移率所对应的栅压减小.峰值场效应迁移率和串联电阻的关系可用一个二次多项式来准确描述.详细分析了均匀分布和不均匀分布的界面态对场效应迁移率的影响.对于指数分布的界面态,低栅压下界面态的影响基本上可以忽略不计,随着栅压的增加,界面态的影响越来越显著.