Dissertation von M. Treu
Stabilität von Metall-Oxid-Halbleiter-Strukturen auf hexagonalem Siliciumkarbid
Datum der Promotion: 16.07.1999
Diese Dissertation ist unter der ISBN 3-8265-6253-4 in der Reihe "Erlanger Berichte Mikroelektronik" im Shaker-Verlag erschienen.
Abstract:
Für die Herstellung von Leistungsbauelementen auf der Basis von SiC sind Oxide hoher Qualität von entscheidender Bedeutung. Ziel dieser Arbeit war es daher, die Durchbruchfestigkeit von Oxiden auf SiC zu charakterisieren, die bei elektrischer Belastung im Oxid auftretenden Veränderungen zu analysieren und technologische Vorgehensweisen zu entwickeln, die zu einer hohen Langzeitstabilität der Oxide auf SiC führen. Zunächst werden thermische Oxide auf SiC-Epitaxieschichten hinsichtlich ihrer Morphologie untersucht und daraus Rückschlüsse auf die elektrischen Eigenschaften der Oxide gezogen. Es zeigt sich, dass sich auf Grund der anisotropen Oxidation und der Fehlorientierung von SiC-Epitaxieschichten in Abhängigkeit von der Oberflächenrauhigkeit eine inhomogene Oxidschicht auf SiC-Epitaxieschichten bildet. Oxiddicke und Inhomogenitäten im Oxid nehmen mit zunehmender Dotierung des SiC zu. Darauf aufbauend wurden Durchbruchfestigkeit und Langzeitstabilität von MOS-Strukturen auf SiC untersucht. Dabei wurde den Besonderheiten der SiC-Technologie, wie dem Einfluss der Epitaxie von SiC-Schichten, der Ionenimplantation in SiC und dem Ausheilen von ionenimolantiertem SiC besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Es zeigt sich, dass diese Größen stark von der Kristallqualität des Ausgangsmaterials beeinflusst werden. Die Einflüsse der einzelnen Teilschritte eines MOS-Prozesses, wie Oxidation, Gate-Metallisierung und Diffusion, werden untersucht. Es wird festgestellt, dass Oxide auf SiC eine hohe Zuverlässigkeit erreichen, wenn SiC-Kristalle mit ausreichender Qualität zur Verfügung stehen und die Vorgehensweise bei der Herstellung von MOS-Strukturen den Randbedingungen der SiC-Technologie Rechnung trägt.