碳化硅（SiC）作为一种优异的第三代半导体材料,具有很多优良的电学和物理特性:禁带宽度大、击穿场强高、热导率高、载流子饱和漂移速率高、相对介电常数小等。因此,碳化硅材料广泛应用于高温、高频及大功率器件中,在国防科技和国民经济中都有广泛的应用前景。SiC MOSFET器件具有电流密度大、体积小、开关速度快、反向耐压高等优点,广泛应用于电力电子领域。与Si MOS器件工艺类似,SiC MOSFET器件的栅介质Si O₂也可通过热氧化工艺制备,因而可获得高质量的栅介质氧化物。但由于SiC/Si O₂界面存在过高的界面态密度,使氧化膜发生击穿时所需的激活能减小,导致栅氧介质承受电应力的能力下降,同时降低了SiC沟道的迁移率。MOS电容是MOSFET器件中的基本结构,也是最简单的MOS器件,它们都包含本文实验中所需要SiC/Si O₂界面结构和栅氧化层。因此本文实验样品选取4H-SiC MOS电容进行研究,研究内容和成果如下:1.采用高温氧化工艺实验和C-V测试方法,研究了4H-SiC MOS电容的高温氧化工艺对SiC/Si O₂界面特性的影响,实现了工艺优化。首先分别在1250℃、1300℃、1350℃的干氧氧化工艺下制备了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三组4H-SiC MOS电容实验样品,NO退火温度均为1300℃。其次,通过C-V法进行了分析:三组SiC MOS电容样品对应的平带电压分别为0.684V、1.614V、0.910V;在最靠近导带处,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三组SiC MOS电容的SiC/Si O₂的界面态密度分别为6.24×12cm^-2e V^-1、6.16×12 cm^-2e V^-1、5.99×12cm^-2e V^-1。实验结果表明:实验样品平带电压与氧化层厚度呈正相关,而与干氧氧化温度的关系不明显;随着干氧氧化温度从1250℃升高到1350℃,SiC/Si O₂界面态密度逐渐降低,这与国内研究报道相符。2.采用退火工艺实验和C-V与TDDB测试方法,研究了高温NO退火对4H-SiC MOS电容SiC/Si O₂界面和栅氧可靠性的影响,实现了工艺优化。首先制备了A、B、C、D四组SiC MOS电容样品,工艺设计分别为未退火的对照组及1300℃、1250℃、1200℃下NO退火,干氧氧化温度均为1350℃。其次通过C-V法对实验样品进行分析:四组SiC MOS电容的平带电压分别为4.362V、1.267V、2.153V、2.701V;在靠近导带处,A、B、C、D四组样品的界面态密度分别为9.91×12cm^-2e V^-1、6.39×12cm^-2e V^-1、7.62×12 cm^-2e V^-1、8.18×12 cm^-2e V^-1。最后通过TDDB测试对栅氧击穿特性进行了分析:四组SiC MOS样品的击穿场强E_BD分别为10.01 MV/cm、9.58 MV/cm、9.70 MV/cm、9.60 MV/cm;平均寿命为439s、329s、208s、67s。实验结果表明:高温NO退火处理能够有效地降低SiC/Si O₂界面态密度,1300℃、1250℃、1200℃下NO退火后的样品的界面态密度比未退火的样品分别低36%、23%、17%;随着退火温度的降低,尽管栅氧化层寿命逐渐降低,但根据威布尔分布的斜率来看,样品可靠性、均一性却提升了。3.采用实验及C-V测试方法,研究ECR微波N等离子体退火对4H-SiC MOS电容界面态的影响。首先制备了a、b、c三组SiC MOS电容样品,工艺调控参数为ECR微波N等离子体的退火时间,分别对应为5min、10min、15min,退火温度均为600℃。微波功率为650W,腔体真空度为10^-4Pa,N₂流量70sccm。其次通过C-V法对实验样品进行分析:经过5min、10min、15min处理后,样品在靠近导带的界面态密度分别为5.66×12cm^-2e V^-1、4.30×12 cm^-2e V^-1、6.12×12 cm^-2e V^-1。实验结果表明:样品a、b在N等离子体退火5min、10min后,界面态密度D_it均大幅度降低。而退火15min后,样品c界面态密度反而增大,可能引入了新的界面缺陷。N等离子体可以明显改善SiC/Si O₂界面质量,且引入的N均匀分布于整个氧化层及界面中,可以在与界面缺陷反应降低界面态密度的同时,可以将部分碳团簇转变为较深能级的Si-N和C-N键。这是界面态密度在0.2e Vc-E<0.6e V范围内降低的原因。4.采用实验和霍尔测试法研究了4H-SiC MOS电容的高温氧化工艺对近界面载流子霍尔迁移率的影响,并提出了一种具有可行性的测试近界面霍尔迁移率的方法。首先,制备了1250℃、1300℃、1350℃的干氧氧化工艺下的三组4H-SiC MOS电容实验样品。其次,通过Altium Designer设计、PCB制版、划片、粘接、打线等流程,完成PCB载片的制备,用于连接霍尔测试仪和待测实验样品,并实现栅压的外接。霍尔测试系统磁场设定为0.3T,外接栅压为20V。1250℃、1300℃、1350℃的干氧氧化处理后的样品电子的霍尔迁移率为17.11cm²/（V·s）、23.54 cm²/（V·s）、25.01cm²/（V·s）。实验结果表明随着干氧氧化温度的增加,SiC MOS实验样品近界面电子的霍尔迁移率逐渐提高。