Abstract The use of SiO2/4H–SiC metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) can be problematic due to high interface state density (Dit) and low field-effect mobility (μfe). Here, we present a tetra-ethyl-ortho-silicate (TEOS)-based low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method for fabricating the gate oxide of 4H–SiC MOSFETs using nitric oxide post-deposition annealing. SiO2/4H–SiC MOS capacitors and MOSFETs were fabricated using conventional wet and TEOS oxides. The measured effective oxide charge density (Qeff) and Dit of the TEOS-based LPCVD SiO2/4H–SiC MOS capacitor with nitridation were 4.27 × 1011 cm−2 and 2.99 × 1011 cm−2eV−1, respectively. We propose that the oxide breakdown field and barrier height were dependent on the effective Qeff. The measured μfe values of the SiO2/4H–SiC MOSFETs with wet and TEOS oxides after nitridation were, respectively, 11.0 and 17.8 cm2/V due to the stable nitrided interface between SiO2 and 4H–SiC. The proposed gate stack is suitable for 4H–SiC power MOSFETs.

中文翻译：

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基于 TEOS 的低压化学气相沉积用于使用一氧化氮后沉积退火的 4H-SiC MOSFET 中的栅极氧化物

摘要 由于高界面态密度 (Dit) 和低场效应迁移率 (μfe)，使用 SiO2/4H-SiC 金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 可能存在问题。在这里，我们提出了一种基于四乙基原硅酸盐 (TEOS) 的低压化学气相沉积 (LPCVD) 方法，用于使用一氧化氮后沉积退火制造 4H-SiC MOSFET 的栅极氧化物。SiO2/4H-SiC MOS 电容器和 MOSFET 是使用传统的湿氧化物和 TEOS 氧化物制造的。测得的基于 TEOS 的 LPCVD SiO2/4H-SiC MOS 电容器的有效氧化物电荷密度 (Qeff) 和 Dit 分别为 4.27 × 1011 cm-2 和 2.99 × 1011 cm-2eV-1。我们建议氧化物击穿场和势垒高度取决于有效 Qeff。由于 SiO2 和 4H-SiC 之间稳定的氮化界面，氮化后具有湿氧化物和 TEOS 氧化物的 SiO2/4H-SiC MOSFET 的测量 μfe 值分别为 11.0 和 17.8 cm2/V。所提出的栅极堆叠适用于 4H-SiC 功率 MOSFET。