重離子在碳化硅中的輸運過程及能量損失*

張鴻 郭紅霞? 潘霄宇 雷志峰 張鳳祁顧朝橋 柳奕天 琚安安 歐陽曉平

1) (湘潭大學材料科學與工程學院, 湘潭 411105)

2) (西北核技術研究所, 西安 710024)

3) (工業(yè)和信息化部電子第五研究所, 電子元器件可靠性物理及其應用技術國家重點實驗室, 廣州 510610)

利用蒙特卡羅方法, 模擬計算了不同線性能量傳輸(liner energy transfer, LET)的重離子在碳化硅中的能量損失, 模擬結果表明: 重離子在碳化硅中單位深度的能量損失受離子能量和入射深度共同影響; 能量損失主要由初級重離子和次級電子產生, 非電離能量損失只占總能量損失的1%左右; 隨著LET的增大, 次級電子的初始角度和能量分布越來越集中; 重離子誘導產生的電荷沉積峰值位置在重離子徑跡中心, 在垂直于入射深度方向上呈高斯線性減小分布.利用锎源進行碳化硅MOSFET單粒子燒毀試驗, 結合TCAD模擬得到不同漏極電壓下器件內部電場分布, 在考慮電場作用的蒙特卡羅模擬中發(fā)現(xiàn): 碳化硅MOSFET外延層的電場強度越大, 重離子受電場作用在外延層運動的路徑越長、沉積能量越多, 次級電子越容易偏向電場方向運動導致局部能量沉積過高.

1 引 言

隨著微電子制造工藝的不斷成熟, 硅材料的應用瓶頸日益突出, 特別是在光電子領域和高頻、大功率器件方面的應用受到諸多限制.由于碳化硅具有高擊穿電場、高熱導率、高電子密度和高電子遷移率等特點, 碳化硅器件在高頻、大功率應用領域具有更大的優(yōu)勢[1-4].碳化硅是一種寬……