高温应力下SiO2/SiC近界面碳缺陷的结构与电子特性演变

作者：丁攀; 尉升升; 张圆; 白娇; 苏艳; 王德君

来源：半导体技术, 2023, 48(07): 557-576.

DOI：10.13290/j.cnki.bdtjs.2023.07.002

• 碳化硅(SiC)
• 界面碳缺陷
• 高温应力
• 电子结构
• 电子捕获

SiO2/SiC近界面碳缺陷是引起高温应力下SiC MOSFET可靠性劣化的主要根源。采用第一性原理密度泛函理论结合分子动力学，模拟计算了高温应力(425～625 K,间隔100 K)对SiO2/SiC近界面碳缺陷(如羧基类、碳二聚体、碳三聚体等缺陷)结构和电子特性的影响。计算结果表明：施加高温应力后，羧基类碳缺陷结构稳定；碳二聚体缺陷的碳碳双键(C═C)转变为碳碳单键(C—C),且无法在SiC带隙中引入电荷态；碳三聚体缺陷在施加高温应力后转变为新的C═C和碳氧双键(C═O)复合缺陷。这种复合缺陷在SiC的价带顶和导带底附近均引入了缺陷态，有较强的电子捕获能力，是SiC MOSFET在高温应力下性能不稳定的主要因素。

• 单位
  大连理工大学; 物理学院