张鸿 郭红霞† 潘霄宇 雷志峰 张凤祁顾朝桥 柳奕天 琚安安 欧阳晓平

1) (湘潭大学材料科学与工程学院, 湘潭 411105)

2) (西北核技术研究所, 西安 710024)

3) (工业和信息化部电子第五研究所, 电子元器件可靠性物理及其应用技术国家重点实验室, 广州 510610)

利用蒙特卡罗方法, 模拟计算了不同线性能量传输(liner energy transfer, LET)的重离子在碳化硅中的能量损失, 模拟结果表明: 重离子在碳化硅中单位深度的能量损失受离子能量和入射深度共同影响; 能量损失主要由初级重离子和次级电子产生, 非电离能量损失只占总能量损失的1%左右; 随着LET的增大, 次级电子的初始角度和能量分布越来越集中; 重离子诱导产生的电荷沉积峰值位置在重离子径迹中心, 在垂直于入射深度方向上呈高斯线性减小分布.利用锎源进行碳化硅MOSFET单粒子烧毁试验, 结合TCAD模拟得到不同漏极电压下器件内部电场分布, 在考虑电场作用的蒙特卡罗模拟中发现: 碳化硅MOSFET外延层的电场强度越大, 重离子受电场作用在外延层运动的路径越长、沉积能量越多, 次级电子越容易偏向电场方向运动导致局部能量沉积过高.

1 引 言

随着微电子制造工艺的不断成熟, 硅材料的应用瓶颈日益突出, 特别是在光电子领域和高频、大功率器件方面的应用受到诸多限制.由于碳化硅具有高击穿电场、高热导率、高电子密度和高电子迁移率等特点, 碳化硅器件在高频、大功率应用领域具有更大的优势[1-4].碳化硅是一种宽……