掺杂对4H-SiC材料氧化速率和氧化层特性影响研究

碳化硅（SiC）材料具有宽禁带、高击穿电场、高载流子饱和漂移速率、高热导率、高功率密度等等许多优点。对SiC材料氧化工艺的研究具有重要的现实意义，但是国内目前还对此缺乏系统研究。本课题采用工艺实验和测试表征相结合的研究方法，结合电学测试和物理表征手段对4H-SiC中掺杂浓度，掺杂类型对于在干/湿氧化条件下氧化速率的影响进行了系统研究，通过基于实验数据的参数拟合提出了氧化的工艺模型；并在此基础上，揭示了4H-SiC上通过热氧化得到的氧化层的可靠性被掺杂所影响的规律，阐明了高浓度掺杂对4H-SiC/SiO2界面特性影响的机制。把掺杂对氧化速率和氧化层可靠性以及界面特性的影响结合起来，跳出了目前器件设计和工艺研究相对孤立的思路，更加宏观的为4H-SiC MOSFET器件的制备工艺提供指导，为国产4H-SiC MOSFET器件的早日投入应用奠定基础。

碳化硅（SiC）材料具有宽禁带、高击穿电场、高载流子饱和漂移速率、高热导率、高功率密度等等许多优点。本研究通过工艺实验与测试表征相结合的方法对氮掺杂对于6H-SiC材料氧化速率的影响以及氮离子注入对于4H-SiC MOS 系统界面特性影响进行了较系统的研究。结果发现，（1）在6H-SiC 材料中掺入N可以加快6H-SiC的干氧氧化速率；（2）6H-SiC干氧氧化速率随着N掺杂浓度的增大而增大；（3）用提取出的Arrhenius活化能来解释6H-SiC 中N掺杂提高氧化速率是不合理的。（4）氧化前向4H-SiC外延层中注入N+会加速SiC材料的氧化速率，且注入的N剂量越大，SiC材料的氧化速率越快；（5）氧化前向4H-SiC外延层中注入N+得到的MOS 结构可以有效减低界面态，但是会造成平带电压的漂移。（6）离子注入使得氮分布为表面低剂量、界面高剂量的工艺降低界面态的效果比离子注入使得氮分布为表面高剂量、界面低剂量的工艺有更明显的效果。（7）对于MOS 结构的平带电压的漂移，离子注入使得氮分布为表面低剂量、界面高剂量的工艺引起的漂移量大于离子注入使得氮分布为表面高剂量、界面低剂量的工艺而引起的漂移量。