2020-03-17
2020-03-09
現在使用されている半導体集積回路チップの大部分は、
半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)であり、その電子的利点および動作
デバイス物理学は、葛巻の章と他の場所で要約されている。極端な
Vlsiシリコンの反転チャネルMOSFETベースの電子機器の有用性と成功
ディスクリートシリコンパワーデバイス)、高性能インバージョン
sicのチャンネルMOSFET。シリコンのように、シリコンが十分に加熱されると熱が発生します
酸素環境。これにより、SICMOS技術は非常に成功した
それにもかかわらず、絶縁体の品質に重要な違いがあり、
現時点では理想のMOSFETが完全に有益であることを実現できないデバイス処理
潜在的な。次のような談話では、
より詳細な洞察は、文献133-142に見出すことができる。
純粋に電気的な観点からは、酸化物の主要な操作上の欠点が2つあり、
シリコンMOSFETと比較して、MOSFETです。第1に、ほとんどの理論MOSFETにおける効果的な反転チャネル移動度
シリコン反転チャネルMOSFETキャリア移動度に基づいて予想されるよりも低い。
これは、トランジスタ利得と電流駆動能力を大幅に低下させ、その結果、
理論的に予測されているように、MOSFETはそれほど有利ではない。第二に、酸化物は証明されていない
シリコン酸化物が信頼性があり不変であることから、シリコン酸化物は
閾値電圧シフト、ゲートリーク、および酸化物の故障を引き起こす可能性がある。に
特に、酸化物の電気的性能の欠点は、
シリコンおよびシリコン熱酸化物の品質および界面構造は、酸化シリコンが望ましくない
高レベルの界面準位密度( )、固定酸化物電荷( )、
電荷トラップ、キャリア酸化物トンネリング、および反転チャネルキャリアの移動度の低下をもたらす。
現代のMOSFETの開発が直面している困難を強調するには、
初期のシリコン工場も長年にわたる献身的な研究を要した開発課題に直面していた
成功裡に克服する努力。確かに、4h-sic mosデバイス性能の大幅な改善
近年達成されており、有益な4h-sicパワーMOSFETが
次の数年以内に周囲温度が125℃までの動作が商品化される可能性があります。
従来の配向された(8°オフ(0001)の場合の4hシリコンMOSFETの反転チャネル移動度、
c軸)ウェハが\u003c10から\u003e 200に改善された 、電気的に有害な密度
sic- 伝導帯端にエネルギー的に近接している界面準位欠陥は、
大きさのオーダー。同様に、別のウエハ面の向き、例えば( )
そして( )は、異なる結晶方位で切断されたウェーハ上のデバイスを作製することによって得られる
(セクション5.2.1)、有意に改善された4h-sic mosチャネル特性も得られた。
大幅に改善された4h-sic mosデバイスを得るための1つの重要なステップは、適切な導入であった
の窒素化合物ガス( )酸化および後酸化中に
アニーリングプロセス。これらの窒素ベースアニールはまた、
4h酸化物の高電界および高温ストレスへの安定性は、
MOSFETの信頼性を定量化する。しかし、agarwalら指摘している、ワイド
SICのバンドギャップは、酸化物を介した損傷キャリアのトンネリングを妨げる電位障壁を低減する
4h酸化物は、4h酸化物と同じ高い信頼性を達成することは期待できない
シリコン上の熱酸化物。熱成長したもの以外の代替ゲート絶縁膜
反転チャネル4h-sic絶縁の最適化された実装のために開発する必要があります
最も要求の厳しい高温および高出力の電子用途向けのゲートトランジスタである。として
シリコンMOSFET技術を用いて多層誘電体スタックが開発され、
sicのMOSFETパフォーマンス。