Grundlagenentwicklung einer Trench-MOS-Technologie auf hexagonalem Siliziumkarbid:
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Aachen
Shaker
2003
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INHALTSVERZEICHNIS
ABSTRACT
.
IV
UEBERBLICK
.
V
1
EINLEITUNG
.
1
2
GRUNDLAGEN
.
5
2.1
DAS
SUBSTRATMATERIAL
SILIZIUMKARBID
.
5
2.1.1
SIC-POLYTYPEN
.
6
2.1.2
MATERIALEIGENSCHAFTEN
.
8
2.1.2.1
BANDABSTAND
.
8
2.1.2.2
DURCHBRUCHFELDSTAERKE
.
9
2.1.2.3
THERMISCHE
LEITFAEHIGKEIT
.
10
2.1.2.4
SAETTIGUNGSDRIFTGESCHWINDIGKEIT
DER
ELEKTRONEN
.
10
2.1.2.5
HALL-BEWEGLICHKEIT
.
10
2.1.2.6
GUETEZIFFERN
FUER
SUBSTRAT-EIGENSCHAFTEN
-
FIGURES-OF-MERIT
.
11
2.1.3
DEFEKTE
IN
GRUNDMATERIAL
UND
EPITAXIE
.
13
2.2
MOS-SYSTEM
AUF
SIC
.
16
2.3
MOS-FELDEFFEKTTRANSISTOREN
.
18
2.3.1
ISOLIER
UND
SPERRSCHICHT-FELDEFFEKTTRANSISTOREN
.
18
2.3.2
LATERALE
MOSFETS
.
19
2.3.3
VERTIKALE
LEISTUNGS-MOSFETS
.
22
3
DIMENSIONIERUNG
VON
TRENCH-MOS-STRUKTUREN
.
27
3.1
TRENCH-MOS-KAPAZITAETEN
.
27
3.2
TRENCH-MOS-FELDEFFEKTTRANSISTOREN
.
29
3.2.1
LATERALE
DIMENSIONIERUNG
.
29
3.2.1.1
GATE-WEITE
UND
GRABENBREITE
.
30
3.2.1.2
JUSTIERTOLERANZ
.
31
3.2.1.3
OPTIMIERUNG
DER
GATE-WEITE
QUADRATISCHER
STRUKTUREN
.
31
3.2.2
VERTIKALE
DIMENSIONIERUNG
.
34
3.2.2.1
SCHWELLENSPANNUNG
.
34
3.2.2.2
DRIFTZONE
.
36
3.2.2.3
KANALGEBIET
.
37
3.2.2.4
KANALBEWEGLICHKEIT
.
37
3.2.2.5
AUSDEHNUNG
DER
RAUMLADUNGSZONE
.
37
3.2.3
SPEZIFISCHER
EINSCHALTWIDERSTAND
.
39
3.2.4
RANDABSCHLUSS
.
41
4
ENTWICKLUNG
VON
CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN
.
43
4.1
OXIDPROFILMESSUNGEN
.
43
II
I
NHALTSVERZEICHNIS
4.2
ELEKTRISCHE
VERFAHREN
.
45
4.2.1
CV-VERFAHREN
.
46
4.2.1.1
ERMITTLUNG
DER
VERTIKALEN
TEILKAPAZITAET
VON
GRABENKONDENSATOREN
.
46
4.2.1.2
ERMITTLUNG
DER
GRABENTIEFE
VON
TRENCH-MOS-KAPAZITAETEN
.
47
4.2.2
IV-VERFAHREN
.
49
4.2.3
WIDERSTANDSMESSUNGEN
.
51
4.2.3.1
TRANSFERLAENGENMETHODE
-
TLM
.
51
4.2.3.2
VIER-PUNKT-MESSUNGEN
AUF
UNSTRUKTURIERTEM
POLY-SILIZIUM
.
54
4.2.3.3
ERMITTLUNG
DER
GRABENTIEFE
MITTELS
WIDERSTANDSMESSUNG
.
55
5
ENTWICKLUNG
EINER
TRENCH-MOS-TECHNOLOGIE
.
57
5.1
SIC-GRUNDMATERIAL
UND
EPITAXIE
.
57
5.2
GRUNDMATERIALREINIGUNG
.
58
5.3
DOTIERUNG
DURCH
LONEN-IMPLANTATION
UND
ELEKTRISCHE
AKTIVIERUNG
.
60
5.4
SIC-GRABENAETZTECHNIK
.
63
5.4.1
REAKTIVES
LONENAETZEN
-
RIE
.
64
5.4.2
ELEKTRON-ZYKLOTRON-RESONANZ
AETZVERFAHREN
-
ECR-RIE
.
65
5.4.3
PROZESSPARAMETER
ZUR
SIC-AETZUNG
.
66
5.4.4
MASKENBEDINGTE
AETZSCHAEDEN
.
67
5.4.5
GRABENSTRUKTURIERUNG
MIT
ISO-SCHUESSEL-MASKIERUNG
.
70
5.5
OPFEROXIDATION
.
76
5.5.1
AETZSCHAEDEN
.
77
5.6
SEITENWANDOXIDE
.
77
5.6.1
DAS
REMOTE
PECVD-VERFAHREN
.
77
5.6.2
DEPOSITION
VON
RPECVD-OXID
.
79
5.7
DIE
VERTIKALE
GATE-ELEKTRODE
.
81
5.7.1
DEPOSITION
VON
POLY-SILIZIUM
.
81
5.7.2
DOTIERUNG
VON
POLY-SILIZIUM
.
83
5.7.2.1
THERMISCHE
PHOSPHOR-DOTIERUNG
.
83
5.7.2.2
DIFFUSIONSVERHALTEN
IN
POLY-SILIZIUM
.
84
5.8
VORDER
UND
RUECKSEITENKONTAKTE
.
85
6
REALISIERUNG
VON
TRENCH-MOS-STRUKTUREN
.
87
6.1
TRENCH-MOS-KAPAZITAETEN
.
87
6.2
TRENCH-MOSFETS
.
91
6.2.1
GRUNDMATERIAL
UND
EPITAXIESCHICHTEN
.
91
6.2.2
P
+
(AL)
UND
N
+
(NI)
-IMPLANTATIONEN
.
92
6.2.3
TRENCH-AETZUNG
.
94
6.2.4
GATE-OXID
UND
GATE-ELEKTRODE
.
95
6.2.5
HERSTELLUNG
DER
METALLKONTAKTE
.
97
7
ERGEBNISSE
UND
DISKUSSION
.
101
7.1
TRENCH-MOS-KAPAZITAETEN
.
101
7.1.1
CV-VERHALTEN
.
101
I
NHALTSVERZEICHNIS
III
7.1.2
IV-VERHALTEN
.
103
7.2
PROCESS
CONTROL
MONITORING
-
PCM
.
111
7.2.1
PN-DIODEN
.
111
7.2.2
MESSUNGEN
DES
POLY-SILIZIUM-SCHICHTWIDERSTANDS
.
114
7.2.2.1
TLM-MESSUNGEN
.
114
7.2.2.2
VIER-PUNKT-MESSUNGEN
.
115
7.3
TRANSISTORKENNLINIEN
DES
STREIFEN-TRENCH-MOSFETS
AUF
6H-SIC
.
116
8
ZUSAMMENFASSUNG
.
125
9
AUSBLICK
.
127
LITERATUR
.
131
ANHANG
.
143
A
ABKUERZUNGEN
UND
SYMBOLE
.
143
A.L
ABKUERZUNGEN
.
143
A.2
VERWENDETE
CHEMIKALIEN
UND
FESTKOERPER
.
145
A.3
SYMBOLE
.
146
A.4
NATURKONSTANTEN
.
149
A.5
MATERIALPARAMETER
.
149
A.5.1.
4H-(A)-SIC
.
149
A.5.2.
6H-(A)-SIC
.
150
B
TECHNOLOGIE
.
151
B.L
SIC-GRUNDREINIGUNG
.
151
B.2
TRENCH-MOS-KAPAZITAETEN
.
151
B.2.1.
LAYOUT
DER
TRENCH-MOS-KAPAZITAETEN
.
154
B.3
TRENCH-MOS-FETS
.
154
B.3.1.
LAYOUT
DER
STREIFEN-TRENCH-MOSFETS
.
154
B.3.2.
LAYOUT
DER
QUADRAT-TRENCH-MOSFETS
.
154
B.3.3.
VERWENDETES
GRUNDMATERIAL
UND
EPITAXIE-SCHICHTEN
.
154
NAMENS
UND
SACHVERZEICHNIS
.
157 |
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