碳化硅具有优越的材料性能，在高温、高频、大功率器件和集成电路制造领域有广阔的应用前景，是近年来国际半导体领域研究的热点之一。成熟的硅器件通常只能在200℃结温以下工作，而对于SiC高温器件和集成电路来说，其工作温度高，稳定工作的温度范围大，在高温条件下具有相当的优越性，因此，研究它的温度特性具有重要意义。 首先，本课题从器件物理角度出发，建立了适合SiC器件工作机理的器件模型，通过引入温度系数研究了不同器件的温度特性。重点研究了三个方面内容： (1)SiC BJTs的重要器件参数厄利电压的温度特性； (2)SiC MESFETs的亚阈值区域的温度特性； (3)通过修正SiC MOSFETs补偿电流源模型研究了其高温特性。 主要研究内容如下： 第一，考虑缓变基区4H-SiC BJT中四种载流子复合过程，并计入温度的影响对其厄利电压进行分析。当其他参数不变的条件下，厄利电压VA随NE增大而增大，随Nc增大而减小，随W增大而增大。温度升高，杂质离化率的提高使集电结空间电荷区缩小，相应的准中性基区宽度增大，加强了基区宽度调制作用，厄利电压降低。高温条件下，杂质离化率增加导致发射极注入效率降低，表面复合增大，电流增益下降。 第二，分析比较了漏极引致势垒降低效应(DIBL效应)对6H-及4H-SiC MESFET沟道势垒、阈值电压、及亚阈值电流的影响。衡量DIBL效应的主要参数φcmin位于沟道中部并随栅长减小而增大，随温度升高而升高。该效应会造成阈值电压向更负方向变化，并主要受漏压控制。SiC MESFET亚阈值电流随栅长减小而增大，随温度升高而升高，且栅长越小，亚阈值电流随栅压变化越快。 第三，考虑界面态电荷高斯分布模型及Poole-Frenkel效应，对SiCMOSFET补偿电流源模型进行了修正，分析了高温条件下造成6H-SiC NMOS与PMOS器件补偿电流源变化的原因。界面态电荷的非均匀分布造成由阈值电压漂移引起的输出漏电流改变量随温度的升高逐渐减小；漏衬界面缺陷是造成体漏电流较大(达到微安量级)的主要因素，且缺陷密度越大，该值随温度增长的速度越快。 其次，研究了利用离子注入法得到的掺氮n-SiC拉曼光谱。与4H-SiC相比，6H-SiC中LO声子等离子体激元耦合模(LOPC模)拉曼位移随自由载流子浓度变化较小。电子拉曼散射光谱表明，6H-SiC中k位处由1s(A1)到1s(E)的能谷轨道跃迁带来的拉曼谱有四条，而4H-SiC中有二条；高频630.3cm-1及635cm-1处观察到的谱线被认为与深能级缺陷有关。利用纤锌矿型结构二级拉曼散射选择定则指认了6H-及4H-SiC二级拉曼谱。此外，研究了掺N的4H-SiC中缺陷处的一级、二级拉曼光谱及其电子拉曼散射。一级拉曼散射峰表明圆形凹坑及六角形缺陷处都不存在多型夹杂。六角形缺陷处未观察到部分二级散射峰，以合频谱居多。另外，在六角形缺陷处未观察到与圆形凹坑及远离缺陷处相同的电子拉曼散射峰，说明六角形缺陷会影响氮在4H-SiC中的分布，这一点也由LOPC模的拟合数据得到证明。 SiC器件的制备工艺包括氧化、光刻、离子注入、刻蚀、金属化等。对SiC而言，刻蚀及金属化这两步工艺对器件特性的影响较大，是工艺环节中的难点。本研究立足于国内现有条件，对欧姆接触及等离子刻蚀这两项工艺进行了实验研究。 通过950℃快速热退火形成的Au/Ti/Ni-4H-SiC欧姆接触最低欧姆接触电阻为2.765×10-6 Ωcm2。SIMS分析表明退火过程中NiSi化合物的形成会带来SiC内部多余C原子的溢出，并在接触面上与Ti形成间隙化合物TiC，造成接触表面存在由大量C空位形成的缺陷层，降低了阻挡电子传输的势垒高度，增强了表面间接隧穿。还通过界面能带结构图直观解释了欧姆接触在热退火条件下的形成机制。 采用SF6/O2作为刻蚀气体，对体材料6H-SiC进行了等离子刻蚀研究。光刻水平的好坏，特别是剥离工艺将直接影响刻蚀图形的形成。本实验中2μm以上的各种图形都比较清晰。刻蚀深度与开口大小成正比，开口越窄，深度越浅。SiC刻蚀速率随ICP线圈功率的增大而线性增加，随偏置电压的增加而增大，当混合气体中O2占20％时，刻蚀速率最大。微沟槽的形成是由于加入氧气后形成的SiFxOy，中间层的充电造成的，ICP功率与偏置电压的增大会增强这一效应，微沟槽处刻蚀速率随工艺条件的变化趋势与远离侧壁处基本一致。而入射离子的角度分布也会影响微沟槽的形成。偏置电压和氧气含量是造成刻蚀表面损伤的主要因素。