碳化硅器件工艺核心技术

译者序
原书前言
作者简介
第1章 碳化硅表面清洗和腐蚀
1.1引言
1.2SiC的湿法化学清洗
1.2.1表面污染
1.2.2RCA、Piranha和HF清洗
1.3SiC的化学、电化学和热腐蚀
1.3.1化学腐蚀
1.3.2电化学腐蚀
1.3.3热腐蚀
1.4各种器件结构中SiC腐蚀的前景
1.4.1用于白光LED的荧光SiC
1.4.2褶皱镜
1.4.3用于生物医学应用的多孔SiC膜
1.4.4石墨烯纳米带
1.5总结
参考文献
第2章 碳化硅欧姆接触工艺和表征
2.1引言
2.2欧姆接触：定义、原理和对半导体参数的依赖性
2.3接触电阻率测量的方法、极限和精度
2.3.1TLM测量接触电阻率
2.3.2TLM约束
2.3.3TLM精度
2.3.4TLM测试结构设计和参数计算实例
2.4n型SiC欧姆接触制备
2.4.1n型SiC的镍基欧姆接触
2.4.2硅化镍欧姆接触的实用技巧和工艺兼容性
2.4.3n型SiC的无镍欧姆接触
2.4.4注入n型SiC欧姆接触的形成
2.5p型SiC的欧姆接触
2.5.1p型SiC的Al基和Al/Ti基接触
2.5.2制作p型SiC Al基和Al/Ti基接触的实用技巧
2.5.3p型SiC欧姆接触的其他金属化方案
2.5.4重掺杂p型SiC欧姆接触
2.6欧姆接触形成与SiC器件工艺的兼容性
2.6.1背面欧姆接触的激光退火
2.7SiC欧姆接触的保护和覆盖
2.8结论
参考文献
第3章 碳化硅肖特基接触：物理、技术和应用
3.1引言
3.2SiC肖特基接触的基础
3.2.1肖特基势垒的形成
3.2.2肖特基势垒高度的实验测定
3.2.3n型和p型SiC的肖特基势垒
3.2.44H-SiC肖特基二极管的正反向特性
3.3SiC肖特基势垒的不均匀性
3.3.1SBH不均匀性的实验证据
3.3.2非均匀肖特基接触建模
3.3.3肖特基势垒纳米级不均匀性的表征
3.4高压SiC肖特基二极管技术
3.4.1肖特基势垒二极管（SBD）
3.4.2结势垒肖特基(JBS)二极管
3.4.3导通电阻(RON)和击穿电压(VB)之间的折中
3.4.44H-SiC肖特基二极管的边缘终端结构
3.4.5SiC异质结二极管
3.5SiC肖特基二极管应用示例
3.5.1在电力电子领域的应用
3.5.2温度传感器
3.5.3UV探测器
3.6结论
参考文献
第4章 碳化硅功率器件的现状和前景
4.1引言
4.2材料和技术局限
4.2.1衬底和外延层
4.3器件类型和特性
4.3.1横向沟道JFET
4.3.2垂直沟道JFET
4.3.3双极SiC器件和BJT
4.3.4平面MOSFET（DMOSFET）
4.3.5沟槽MOSFET
4.4性能极限
4.4.1沟道迁移率
4.4.2沟槽MOSFET中的单元间距
4.5材料和技术曲线
4.5.1超结结构
4.5.2使用其他WBG材料的垂直器件
4.6系统优势及应用
4.7SiC电子学的挑战
4.8鲁棒性和可靠性
4.8.1表面电场控制
4.8.2栅氧化层可靠性
4.8.3阈值电压稳定性
4.8.4短路能力
4.8.5功率循环
4.8.6高温和潮湿环境下的直流存储
4.9结论和预测
参考文献
第5章 碳化硅发现、性能和技术的历史概述
5.1引言
5.2SiC的发现
5.2.1Acheson工艺
5.2.2自然界中的SiC
5.3SiC材料性能
5.3.1SiC的化学键和晶体结构
5.3.2SiC多型体的晶体结构和符号
5.3.3SiC多型体的稳定性、转化和丰度
5.3.4SiC的化学物理性质
5.3.5SiC的多型性和电性能
5.3.6SiC作为高温电子材料
5.3.7SiC作为大功率电子材料
5.4早期无线电技术中的SiC
5.5SiC的电致发光
5.6SiC变阻器
5.7Lely晶圆
5.8SiC体单晶生长
5.9SiC外延生长
5.10SiC电子工业的兴起
5.10.1Cree Research公司成立和第一款商用蓝光LED
5.10.2工业SiC晶圆生长
5.10.3SiC电力电子的前提条件和需求
5.10.44H-SiC多型体作为电力电子材料
5.10.54H-SiC单极功率器件
5.10.64H-SiC功率双极器件的发展
5.10.7SiC车用电力电子器件的出现
5.11结论
参考文献
第6章 碳化硅器件中的电介质：技术与应用
6.1引言
6.1.1界面俘获电荷效应及要求
6.1.2近界面陷阱效应
6.1.3SiC MOS界面的要求
6.2SiC器件工艺中的电介质
6.2.1SiC器件中的二氧化硅
6.2.2SiC器件中的氮化硅
6.2.3SiC器件中的高κ介质
6.3SiC器件工艺中使用的介质沉积方法
6.3.1SiC上电介质的等离子体增强化学气相沉积
6.3.2使用TEOS沉积氧化硅薄膜
6.3.3SiC器件中栅介质的原子层沉积
6.3.4SiC上沉积介质的致密化
6.3.5沉积方法小结
6.4SiC热氧化
6.4.1SiC氧化速率和改进的Deal-Grove模型
6.4.2SiC热氧化过程中引入的界面陷阱
6.4.3高温氧化
6.4.4低温氧化
6.4.5氧化后退火
6.4.6热氧化结论
6.5其他提高沟道迁移率的方法
6.5.1钠增强氧化
6.5.2反掺杂沟道区
6.5.3替代SiC晶面
6.6表面钝化
6.7总结
参考文献
第7章 碳化硅离子注入掺杂
7.1引言
7.2离子注入技术
7.2.1离子注入物理基础
7.2.2离子注入技术基础
7.3SiC离子注入的特性
7.3.1一般考虑
7.3.2SiC离子注入掺杂剂
7.3.3注入损伤
7.3.4热注入
7.3.5注入后退火、激活和扩散
7.3.6SiC器件要求
7.3.7其他SiC注入评论
7.4n型掺杂
7.4.1n-掺杂原子
7.4.2n型注入过程中的加热
7.5p型掺杂
7.5.1p型掺杂剂
7.5.2P型掺杂原子的扩散
7.5.3铝掺杂
7.5.4加热注入
7.6注入后退火
7.6.1快速热退火
7.6.2超高温常规退火（CA）和微波退火（MWA）
7.6.3激光退火
7.6.4其他技术
7.6.5铝注入后退火的优化
7.6.6表面粗糙度
7.6.7帽层
7.6.8电激活
7.7晶体质量和电活性缺陷
7.8通道效应和杂散效应
7.8.1SiC晶体中的通道效应
7.8.2平面/横截面杂散效应
7.8.3盒型分布简介
7.9等离子体注入
7.10离子注入模拟
7.11注入层诊断技术
7.11.1二次离子质谱(SIMS)
7.11.2电学测量
7.11.3卢瑟福背散射谱（RBS）
7.11.4透射电子显微镜（TEM）
7.11.5拉曼光谱
7.11.6X射线衍射（XRD）
7.11.7横截面成像技术
7.12注入服务供应商
7.13SiC离子注入设备
7.14结论和挑战
参考文献
第8章 碳化硅的等离子体刻蚀
8.1引言
8.2气体化学——刻蚀机制
8.2.1SiC刻蚀气体化学
8.2.2表面富碳层
8.2.3Cl基试剂
8.2.4使用不同氟基气体有关的结果
8.2.5气体混合物中添加剂（N2、H2、O2、Ar、He）的作用
8.3刻蚀速率
8.3.1压力的作用
8.3.2衬底基板射频功率/直流自偏压的作用
8.3.3ICP射频功率（源/线圈功率）的作用
8.3.4气流的作用
8.3.5晶面的作用
8.3.6掺杂类型的作用
8.3.7腔室/衬底电极几何形状的作用
8.3.8衬底温度的作用
8.3.9负载效应
8.4刻蚀表面/侧壁的形貌
8.4.1微掩模效应
8.4.2深（>10μm）刻蚀后的微掩模效应
8.4.3SiC表面离子刻蚀的抛光效果
8.4.4微沟槽效应
8.4.5各向同性刻蚀
8.4.6侧壁形状
8.4.7倾斜刻蚀掩模的倾斜侧壁
8.4.8垂直划痕
8.5掩模材料（黏附性、微掩模效应、选择性）
8.6刻蚀前后的表面处理
8.7刻蚀过程中SiC样品的载体
8.8SiC中的DRIE(深RIE)工艺：通孔形成-MEMS
8.8.1连续刻蚀工艺
8.8.2Bosch工艺
8.9纳米柱/纳米线形成
8.10刻蚀后的电性能
8.11主要结论
参考文献
第9章 碳化硅纳米结构和相关器件制造
9.1引言
9.2SiC纳米晶粒
9.2.1基于Si到SiC转换的SiC纳米晶体制备
9.2.2SiC纳米晶体的化学气相制备
9.2.3基于电化学和化学腐蚀的SiC纳米晶体形成方法
9.2.4SiC纳米晶体的化学合成
9.2.5激光烧蚀形成SiC纳米晶体
9.2.6SiC纳米晶体的其他制备方法
9.2.7其他（非立方）多型体SiC纳米晶体的形成
9.2.8SiC中空纳米球、纳米笼和核壳纳米球的形成
9.2.9SiC纳米晶体的发光
9.2.10SiC 0D纳米结构的应用
9.3SiC纳米线和纳米管的自下而上生长
9.3.1NW自下而上生长概述
9.3.2无模板的SiC纳米线生长
9.3.3模板辅助SiC纳米线生长
9.3.4SiC NW自下而上形成技术的结论
9.4SiC NW自上而下的形成
9.5SiC NW基器件加工技术
9.6SiC纳米结构的功能化
9.7SiC纳米线的应用
9.8结论
参考文献