在3C-SiC MOS设备中,通过原子层沉积生长的层作为门绝缘体
Emanuela Schilirò1, Patrick Fiorenza1, Raffaella Lo Nigro1
1Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto per la Microelettronica e Microsistemi (CNR-IMM), Strada VIII 5, Zona Industriale, 95121 Catania, Italy.
Materials (Basel, Switzerland)
|August 26, 2023
概括
在立方碳化 (3C-SiC) 上的 (Al2O3) 门绝缘器可以减少平带电压变化. 与热ALD相比,与等离子增强的原子层沉积 (ALD) 产生了更好的绝缘性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 半导体物理 半导体物理
背景情况:
- 金属氧化物半导体 (MOS) 电容器对于半导体设备至关重要.
- 立方碳化 (3C-SiC) 是一个有前途的宽带间隙半导体材料.
- 优化门绝缘器是改善3C-SiC上的MOS设备性能的关键.
研究的目的:
- 研究使用Al2O3作为3C-SiC上的门绝缘体.
- 为了比较热和等离子增强原子层沉积 (ALD) 的Al2O3沉积.
- 分析Al2O3/SiO2/3C-SiC结构的电性能和缺陷特性.
主要方法:
- 使用3C-SiC上的Al2O3门绝缘体制造MOS电容器.
- 通过热和等离子增强ALD在SiO2中间层上沉积Al2O3.
- 电气特性包括平带电压 (VFB) 转移,泄漏电流和故障电压测量.
- 扫描电容显微镜 (SCM) 用于分析dC/dV分布.
主要成果:
- 与单独的SiO2 (~ -9V) 相比,Al2O3/SiO2堆的VFB负转移 (~ -3V) 显著较低.
- 减少的VFB转移归因于Al2O3的高电容性和薄的SiO2介层中较少的碳缺陷.
- 用等离子增强的ALD产生了具有更好的绝缘性能和更均的泄漏电流分布的Al2O3层.
- 热和等离子增强ALD都实现了26V的故障电压,但热ALD显示了15V以上的更高电流密度.
结论:
- 由于减少了VFB转移和更好的介电性质,Al2O3/SiO2堆为3C-SiC上的MOS电容器提供了更好的性能.
- 用等离子增强的ALD是一种首选的方法,用于在3C-SiC上沉积高质量的Al2O3门绝缘体,从而获得优越的绝缘特性.
- 该研究强调了Al2O3作为先进的3C-SiC基于电子设备的有效门介电体的潜力.


