n型4H-SiC热氧化掺杂依赖性
材料科学
2015-05-20 v1
摘要
研究了n型4H-SiC干法热氧化速率的掺杂依赖性。在1000°C至1200°C的温度范围内，对氮掺杂浓度范围为6.5e15/cm³至9.3e18/cm³的样品进行氧化，显示出明显的掺杂依赖性。掺杂浓度较高的样品表现出更高的氧化速率。使用修正的Deal-Grove模型对结果进行了解释。提取了线性与抛物线速率常数及激活能。氮含量的增加导致线性速率常数指前因子从10⁻⁶ m/s增加到10⁻² m/s，抛物线速率常数指前因子从10⁹ m²/s增加到10⁶ m²/s。线性速率常数的增加归因于掺杂引起的晶格失配产生的缺陷，这些缺陷比体晶区域更具反应活性。扩散限制的抛物线速率常数的增加归因于掺杂引起的晶格失配导致的氧化物质量下降。通过观察生长的氧化膜光学密度从1.4降至1.24，证实了这种退化。线性激活能从1.6 eV变化到2.8 eV，而抛物线激活能从2.7 eV变化到3.3 eV，随掺杂浓度增加而增加。这些增加的激活能归因于更高的氮含量，导致由C-Si（2.82 eV）和Si-N（4.26 eV）结合能差异引起的有效键能增加。这项工作为SiC MOS结构中SiO₂介电质的工程提供了关键信息，这些结构通常涉及掺杂浓度差异很大的区域，并表明SiC中高掺杂浓度下的热氧化可能是缺陷介导的。
引用
@article{arxiv.1010.0473,
title = {Doping Dependence of Thermal Oxidation on n-type 4H-SiC},
author = {B. K. Daas and M. M. Islam and I. A. Chowdhury and F. Zhao and T. S. Sudarshan and M. V. S. Chandrashekhar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1010.0473},
year = {2015}
}
备注
13 pages. 9 figures, accepted as a transiction in IEEE electron device. TED MS#8035R