Wpływ wygrzewania na jakość warstw SiO₂ wytwarzanych na podłożach 4H-SiC metodą utleniania termicznego

• Autorzy: Król K. , Kalisz M. , Sochacki M. , Szmidt J.

Warianty tytułu

EN

Influence of post annealing process on quality of thermally oxide on 4H–SIC

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących wpływu procesów niskotemperaturowego wygrzewania, stosowanego w procesie otrzymywania tlenku bramkowego do zastosowań w tranzystorze MOS, na właściwości elektrochemiczne warstw SiO₂ wytwarzanych metodą utleniania termicznego. W pracy przedstawiono wzajemne zależności pomiędzy składem chemicznym warstw analizowanym przy pomocy spektroskopu mas jonów wtórnych (SIMS), a właściwościami elektrycznymi kondensatorów MOS, w których funkcję dielektryka bramkowego pełniły analizowane warstwy SiO₂. Wygrzewania przeprowadzono w temperaturze 700 oraz 800° C stosując różne czasy trwania procesu. Najlepsze właściwości elektro-fizyczne interfejsu SiO₂/SiC otrzymano dla warstw wygrzewanych w temperaturze 800° C, natomiast najlepszymi właściwościami objętościowymi, biorąc pod uwagę krytyczne pole elektryczne, charakteryzowały się próbki wygrzewane w temperaturze 700° C. Dodatkowo zbadano wpływ wygrzewania w atmosferach azotowych na właściwości otrzymanych dielektryków.

EN

We present research results on influence of postoxidation anneal treatment to thermal oxide guality obtained by high - temperature wet oxidation of 4H-SIC for usage in power MOSFET transistors. For proper evaluation of investigated oxides properties both Chemical characterisation methods (SIMS) and electrical methods were utilized. In order to extract electrical properties MOS capacitors ware fabricated using examined dielectric layers as gate dielectric. Postoxidation anneal included low - temperature oxygen treatment in 700° C and 800° C for different times and high - temperature nitridation using wet N₂O and dry N₂ anneal. We have obtained best SiO₂ /SiC properties for longer reoxidation times in 800° C followed by nitridation process, however best volume properties in terms of oxide breaking voltage Ubr value and uniformity characterized samples reoxedized in 700° C followed by nitridation process.

Słowa kluczowe

PL

węglik krzemu; utlenianie termiczne; wygrzewanie

EN

silicon carbide; thermal oxidation; annealing processes

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 52, nr 7
• Strony: 93--95
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., wykr.

Twórcy

autor

Król K.

autor

Kalisz M.

autor

Sochacki M.

autor

Szmidt J.

• Instytut Mikro- i Optoelektroniki, Warszawa

Bibliografia

• [1] Zetterling C. M. M., Weiss B. L.: Process technology for silicon carbide devices. Institution of Electrical Engineers 2002.
• [2] Afanasev V. V., Bassler M., Pensl G., Schulz M.: Intrinsic SiC/SiO2 Interface States. Physica Status Solidi (A), Applied Research, vol. 162, Issue 1, pp. 321-337, 1997.
• [3] Lipkin L. A., Palmour J. W.: Improved oxidation procedures for reduced SiO2/SiC defects. Journal of Electronic Materials, Volume 25, Issue 5, pp. 909-915, 05/1996.
• [4] Jernigan G. G., Stahlbush R. E., Saks N. S.: Effect of oxidation and reoxidation on the oxide-substrate interface of 4H-and 6H-SIC. Applied Physics Letters, Vol. e 77, Issue 10, id. 1437, 2000.
• [5] Hijkata Y., Yaguchi H., Yoshida S.: Model Calculation of SiC Oxide Growth Rate Based on the Silicon and Carbon Emission Model. Materials science forum, vol. 615-17, pp. 489-92, (2009).
• [6] Gavrikov A., Knizhnik A., Safonov A., Scherbinin A., Bagatur'yants A., Potapkin Boris, Chatterjee A., Matocha K.: First-principles-based investigation of kinetic mechanism of SiC(0001) dry oxidation including defect generation and passivation. Journal of Applied Physics, Volume 104, Issue 9, pp. 093508-093508-9, 2008.
• [7] Deák P., Knaup J., Thill C., Frauenheim T., Hornos T.; Gali A.: The mechanism of defect creation and passivation at the SiC/SiO2 interface. Journal of Physics D: Applied Physics, Volume 41, Issue 4, pp. 049801, 2008.
• [8] Poggi A., Moscatelli R., Scorzoni A., Marino G., Nipoti R., Sanmartin M.: Interfacial properties of SiO2 grown on 4H-SiC: Comparison between N2O and wet O2 oxidation ambient. Mater. Sci. Forum, vol. 527-529, pp. 979-982, 2006.
• [9] Rozen John, Dhar Sarit, Zvanut M. E., Williams J. R., Feldman L. C.: Density of interface states, electron traps, and hole traps as a function of the nitrogen density In SiO2 on SiC. Journal of Applied Physics, Volume 105, Issue 12, pp. 124506-124506-11, 2009.
• [10] McDonald K., Weller R. A., Pantelides S. T., Feldman L. C., Chung G. Y., Tin C. C., Williams J. R.: Characterization and modeling of the nitrogen passivation of interface traps in SiO2/4H-SiC. Journal of Applied Physics, Volume 93, Issue 5, pp. 2719-2722 2003.