SiC MOSFET中由重离子辐照和栅极后应力引起的SiC损伤

《IEEE Transactions on Device and Materials Reliability》：SiC Damage Induced by Heavy Ion Irradiation and Post-Gate Stress in SiC MOSFETs

SiC MOSFET在钽离子辐照（LET 80.7 MeV·cm/mg，80 V漏压）后通过PIGS测试诱发氧化物失效，发现异常半圆形表面损伤区与体损伤延伸带共存，并检测到局部晶体排列区，揭示离子撞击与后续结构破坏的协同机制。

　　

摘要：

本研究详细探讨了SiC MOSFET中异常的SiC损伤形态及其相关的失效机制。这些器件在80 V的漏极偏压下，受到能量传递（LET）值为80.7 MeV?cm/mg的钽（Ta）离子辐照。辐照后，进行了辐照后栅极应力（PIGS）测试，以引发氧化物击穿和相邻的SiC损伤。通过失效分析技术，发现了SiC损伤的独特特征，包括一个连接着细长体损伤轨迹的半圆形异常表面损伤区。此外，在损伤轨迹的上部还检测到一个局部晶体排列区域。进一步分析表明，这种异常损伤形态是由于初始离子撞击与随后的PIGS测试之间的协同作用所致。本文还进一步讨论了离子撞击以及PIGS测试过程中SiC结构破坏的影响。这一实验发现有助于更全面地理解暴露于辐照和电应力下的SiC MOSFET的损伤机制。