SiC半導(dǎo)體具有禁帶寬度大、臨界擊穿電場高、熱導(dǎo)率高、載流子飽和漂移速度高等優(yōu)異特性,在高溫、高頻、大功率器件領(lǐng)域具有極大應(yīng)用潛力。同時(shí),SiC是唯一一種可以熱氧化形成SiO₂膜的寬帶隙化合物半導(dǎo)體,這一特點(diǎn)使SiC MOSFET可以在成熟的硅工藝上實(shí)現(xiàn)。SiC MOSFET是一類重要的功率器件,也是構(gòu)成SiC IGBT的重要組成部分。然而實(shí)際制作的SiC MOSFET器件存在溝道遷移率低的問題,其主要原因是SiO₂/SiC界面態(tài)密度過高。原子層沉積（ALD）制備Al₂O₃是一種可能的解決方案,但Al₂O₃/4H-SiC MOS結(jié)構(gòu)也面臨著過高陷阱問題。本文基于ALD制備工藝,詳細(xì)研究了不同退火方式對MOS結(jié)構(gòu)電子輸運(yùn)特性的影響,提出了兩步退火工藝方案。采用ALD制備Al₂O₃柵極制備了Al₂O₃/4H-SiC MOS結(jié)構(gòu)。電子輸運(yùn)特性研究表明氧空位是MOS結(jié)構(gòu)F-P發(fā)... 

【文章來源】：上海師范大學(xué)上海市

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstrat
第1章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 研究背景
        1.1.1 碳化硅材料
    1.2 碳化硅金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管
        1.2.1 SiC擊穿場強(qiáng)和擊穿電壓
        1.2.2 SiC MOSFET
    1.3 制造碳化硅場效應(yīng)管面臨的挑戰(zhàn)
        1.3.1 SiC晶體質(zhì)量
        1.3.2 柵氧化物
        1.3.3 SiO_2/SiC界面
        1.3.4 界面缺陷
        1.3.5 界面的鈍化
    1.4 高k材料
        1.4.1 研究高k材料的意義
        1.4.2 A_2O_3高k材料
    1.5 本文的主要工作
第2章 樣品制備及表征
    2.1 Al_2O_3/4H-SiC MOS結(jié)構(gòu)的制備
        2.1.1 ALD制備Al_2O_3高k材料
        2.1.2 光刻圖形化
        2.1.3 磁控濺射
        2.1.4 快速退火爐
        2.1.5 熱氧化爐
    2.2 樣品的表征
第3章 Al_2O_3/4H-SiC MOS電子輸運(yùn)機(jī)制研究
    3.1 MOS結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電機(jī)制
    3.2 Al_2O_3/4H-SiC MOS結(jié)構(gòu)制備
    3.3 溫度、場強(qiáng)對Al_2O_3/4H-SiC MOS電子輸運(yùn)影響
        3.3.1 較低溫度下的輸運(yùn)機(jī)制
        3.3.2 較高溫度下的輸運(yùn)機(jī)制
    3.4 Al_2O_3中的陷阱能級
    3.5 本章小結(jié)
第4章 退火方式對Al_2O_3陷阱能級的影響
    4.1 退火方式對Al_2O_3表面形貌的影響
    4.2 低溫慢速退火的影響
        4.2.1 對Al_2O_3表面形貌的影響
        4.2.2 MOS400的電學(xué)性能
        4.2.3 MOS500的電學(xué)性能
        4.2.4 500℃O_2氛圍慢速退火對Al_2O_3能帶結(jié)構(gòu)的影響
    4.3 兩步退火法
    4.4 本章小結(jié)
第5章 柵極材料對 4H-SiC MOS界面態(tài)的影響
    5.1 理論分析
    5.2 Al_2O_3/4H-SiC MOS結(jié)構(gòu)的界面態(tài)密度
    5.3 SiO_2/4H-SiC的界面態(tài)
    5.4 柵材料對 4H-SiC界面態(tài)的影響
        5.4.1 NO退火
        5.4.2 O_2退火
        5.4.3 HF刻蝕對ALD的影響
    5.5 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 進(jìn)一步工作的方向
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間主要研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Influences of high-temperature annealing on atomic layer deposited Al2O3/4H-SiC[J]. 王弋宇,申華軍,白云,湯益丹,劉可安,李誠瞻,劉新宇.  Chinese Physics B. 2013(07)
[2]SiC表面氫化研究[J]. 羅小蓉,張波,李肇基,龔敏.  電子與信息學(xué)報(bào). 2006(11)



本文編號：3486921