【摘 要】
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SiC MOSFET是电力电子器件的重要发展方向。但由于SiC MOSFET的界面处存在较高的界面态密度,导致器件的沟道迁移率较低,导通电阻较大,从而严重影响了器件的导通性能和散热能力。因此,提高SiC MOSFET沟道迁移率是提高器件性能的核心途径。本文通过采用不同的栅介质制备工艺进行流片实验,制备了4H-SiC MOSFET,并进行测试分析。旨在从工艺层面对比,研究不同工艺制备的栅介质的优劣性
【机 构】
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中国电子科技集团公司电子科学研究院
【出 处】
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中国电子科技集团公司电子科学研究院
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SiC MOSFET是电力电子器件的重要发展方向。但由于SiC MOSFET的界面处存在较高的界面态密度,导致器件的沟道迁移率较低,导通电阻较大,从而严重影响了器件的导通性能和散热能力。因此,提高SiC MOSFET沟道迁移率是提高器件性能的核心途径。本文通过采用不同的栅介质制备工艺进行流片实验,制备了4H-SiC MOSFET,并进行测试分析。旨在从工艺层面对比,研究不同工艺制备的栅介质的优劣性。在其它工艺均相同的情况下,本文分别采用三种不同的栅工艺进行栅氧化层制备,之后进行沟道迁移率和界面态密度测试分析。结果表明,采用在SiC表面淀积poly Si之后氧化法制备的栅界面态密度为3.21×1012cm-2e V-1,沟道电子迁移率为20.27cm~2/V·s;采用TEOS源在SiC表面LPCVD分解制作的栅介质栅界面态密度为5.77×1012cm-2e V-1,沟道电子迁移率为12.41cm~2/V·s;直接氧化SiC形成栅介质界面态密度为6.22×1012cm-2e V-1,沟道电子迁移率为16.02cm~2/V·s。三种工艺中TEOS法制备的器件沟道电子迁移率最低是由于工艺中引入C元素所致。然后在其它工艺相同的情况下,在栅氧化层制备前进行氢气处理SiC表面,重复三种工艺制备样片。经测试,采用在SiC表面淀积poly Si之后氧化法制备的栅界面态密度为2.42×1012cm-2e V-1,沟道电子迁移率为22.17cm~2/V·s;采用TEOS源在SiC表面LPCVD分解制作的栅介质界面态密度为4.38×1012cm-2e V-1,沟道电子迁移率为16.13cm~2/V·s;直接氧化SiC形成栅介质的栅界面态密度为3.12×1012cm-2e V-1,沟道电子迁移率为19.73cm~2/V·s。实验研究结果表明,在其它工艺相同的情况下,采用在SiC表面淀积poly Si之后氧化法制备的器件具有相对更低的界面态密度和更高的沟道电子迁移率,器件性能更好。经氢气处理SiC表面后,器件的界面态密度降低,沟道电子迁移率提升。说明氢气处理可以改善界面状态,有助于提高器件沟道电子迁移率。
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