La fiabilidad del óxido de compuerta en los transistores de efecto de campo metal-óxido-semiconductor de carburo de silicio planar y de trinchera bajo estrés de campo eléctrico positivo y negativo
Autores: Shi, Limeng; Qian, Jiashu; Jin, Michael; Bhattacharya, Monikuntala; Houshmand, Shiva; Yu, Hengyu; Shimbori, Atsushi; White, Marvin H.; Agarwal, Anant K.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
La fiabilidad del óxido de compuerta en los transistores de efecto de campo metal-óxido-semiconductor de carburo de silicio planar y de trinchera bajo estrés de campo eléctrico positivo y negativo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
óxido de compuerta
MOSFETs de SiC
Voltaje umbral
Corriente de fuga de compuerta
Degradación Dieléctrica Dependiente del Tiempo
Atrapamiento de carga
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo investiga la fiabilidad del óxido de compuerta de transistores de efecto de campo metal-óxido-semiconductor de carburo de silicio (SiC) de 1.2 kV comerciales con estructuras de compuerta planar y de trinchera. El rendimiento del voltaje umbral y la corriente de fuga de compuerta en los MOSFET de SiC se evalúa bajo estrés de voltaje de compuerta positivo y negativo. Las vidas útiles de óxido de los MOSFET de SiC planares y de trinchera a 150 grados Celsius se miden utilizando pruebas de ruptura dieléctrica dependiente del tiempo y del voltaje constante (TDDB). A partir de los resultados de la prueba, se encontró que la captura de electrones y la captura de huecos causadas por el estrés del campo eléctrico del óxido afectan a los MOSFET de SiC. El comportamiento de saturación y cambio durante los estreses de voltaje de compuerta positivo y negativo indica que la influencia de la captura de carga en el óxido de compuerta varía con el tiempo de estrés. La dependencia bajo voltajes de compuerta positivos y negativos depende de la altura de la barrera de túnel para electrones y huecos, respectivamente, que se puede calcular utilizando el mecanismo de túnel de Fowler-Nordheim (FN). Además, la presencia de trampas cercanas a la interfaz (NITs) afecta la altura de la barrera para huecos bajo voltajes de compuerta negativos. El comportamiento del desplazamiento y de bajo el sesgo de compuerta a alta temperatura refleja la captura de carga que ocurre en diferentes regiones del óxido de compuerta. Además, en comparación con los MOSFET de SiC planares, los MOSFET de SiC de trinchera con un óxido de compuerta más grueso tienden a exhibir vidas útiles más largas en pruebas de TDDB.
Descripción
Este trabajo investiga la fiabilidad del óxido de compuerta de transistores de efecto de campo metal-óxido-semiconductor de carburo de silicio (SiC) de 1.2 kV comerciales con estructuras de compuerta planar y de trinchera. El rendimiento del voltaje umbral y la corriente de fuga de compuerta en los MOSFET de SiC se evalúa bajo estrés de voltaje de compuerta positivo y negativo. Las vidas útiles de óxido de los MOSFET de SiC planares y de trinchera a 150 grados Celsius se miden utilizando pruebas de ruptura dieléctrica dependiente del tiempo y del voltaje constante (TDDB). A partir de los resultados de la prueba, se encontró que la captura de electrones y la captura de huecos causadas por el estrés del campo eléctrico del óxido afectan a los MOSFET de SiC. El comportamiento de saturación y cambio durante los estreses de voltaje de compuerta positivo y negativo indica que la influencia de la captura de carga en el óxido de compuerta varía con el tiempo de estrés. La dependencia bajo voltajes de compuerta positivos y negativos depende de la altura de la barrera de túnel para electrones y huecos, respectivamente, que se puede calcular utilizando el mecanismo de túnel de Fowler-Nordheim (FN). Además, la presencia de trampas cercanas a la interfaz (NITs) afecta la altura de la barrera para huecos bajo voltajes de compuerta negativos. El comportamiento del desplazamiento y de bajo el sesgo de compuerta a alta temperatura refleja la captura de carga que ocurre en diferentes regiones del óxido de compuerta. Además, en comparación con los MOSFET de SiC planares, los MOSFET de SiC de trinchera con un óxido de compuerta más grueso tienden a exhibir vidas útiles más largas en pruebas de TDDB.