退火SiC MOS器件中再氧化诱导的非对称可靠性

《IEEE Transactions on Device and Materials Reliability》：Re-Oxidation-Induced Asymmetric Reliability in Annealed SiC MOS Devices

本研究通过击穿和偏置温度不稳定性（BTI）测试，比较高温N2O退火与低温O2退火对4H-SiC MOS器件稳定性的影响。结果显示两种退火均降低泄漏电流并提高介电击穿强度，表明再氧化有效抑制SiO2/SiC界面电子陷阱并增大导带偏移。然而，NBTI测试表明不利再氧化条件下氧空位形成导致负偏置稳定性恶化，提示再氧化退火可能影响长期高温可靠性，为工艺优化提供依据。

　　

摘要：

本研究通过击穿测试和偏压温度不稳定性（BTI）测试，系统地研究了后氧化退火（POA）过程中的再氧化对4H-SiC MOS器件稳定性的影响，比较了高温N2O退火和低温O2退火的效果。这两种退火方法都能降低漏电流并提高介电击穿强度，表明再氧化有效地抑制了SiO2/SiC界面处的电子陷阱，并增加了导带偏移。正偏压温度不稳定性（PBTI）的结果证实了正偏压温度稳定性的提升。然而，负偏压温度不稳定性（NBTI）表明在负偏压下器件稳定性下降，这归因于不利再氧化条件下产生的氧空位，这些氧空位会引入有害的空穴陷阱。这些发现表明，基于再氧化的退火工艺会对器件的长期高温可靠性产生不利影响，为SiC功率器件的退火工艺选择提供了关键指导。