SiC半导体具有禁带宽度高、临界击穿电场大、热导率高和电子饱和速度高等优异的物理特性,是功率器件领域中Si半导体材料的首选“继承者”。SiC MOSFETs具有导通电阻低、输入阻抗高、开关速度快、阻断电压高的特点,是一类重要的功率控制器件,在能源、轨道交通、工业电子和汽车电子中扮演着关键的角色。然而在实际的制作过程中发现SiC MOSFETs的沟道迁移率极低,可靠性差,功耗大,这些问题严重制约着SiC MOSFETs特性的发挥及应用。其原因可以归结为两点：① SiO2/SiC界面态密度(Dit)过高,使之成为沟道载流子俘获和散射中心,导致MOSFETs载流子迁移率过低；②金属/SiC欧姆接触的比接触电阻(ρc)大,导致功耗大,发热严重,进而使SiC器件性能容易退化。目前,降低SiO2/SiC界面态密度和金属/SiC欧姆接触的比接触电阻是制作SiC MOSFETs器件的两大核心技术。然而,与Si相比,SiC具有更为复杂的表面态,如悬挂键、污染物、吸附物和结构粗糙等,使得SiO2/SiC界面和金属/SiC界面电学特性依赖于SiC初始表面特性。因此,开发SiC表面钝化新技术,降低表面态密度(Ds),改善SiO2/SiC界面特性及金属/SiC欧姆特性显得尤为重要。本文开发了低温低离子损伤的电了回旋共振(ECR)微波氢氮混合等离子体(HNP)SiC表面钝化的新技术；利用HNP对n型4H-SiC表面态调控,研究了该工艺对SiO2/SiCDit降低效果及微观机理；利用H等离子体(HP)和HNP对SiC表面态调控,研究了该工艺对金属/SiC欧姆特性的改善效果及微观机理。论文主要内容及结论如下：(1)ECR微波HNP的SiC表面钝化工艺研究。采用反射式高能电子衍射仪(RHEED)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)分析了该工艺对SiC表面微结构、形貌、化学成分的改善效果及微观机理。RHEED分析结果表明,HNP表面钝化的最佳工艺为温度400℃,处理时间8min, H2/N2流量为60/6 sccm;钝化后的SiC表面单晶取向好,原子排列更为有序,未发生重构。AFM分析结果表明,经HNP处理后SiC表面形貌平整,均方根粗糙度降至0.29 nm。 XPS分析结果表明,经HNP处理后SiC表面的污染物和吸附物被去除,Ds降至5.47 ×1010 cm-2·eV-1。用能带图进一步解释了H和N同时发挥钝化作用降低Ds的机理,其原因是形成的Si-H键位于SiC的禁带外,对Ds没有贡献,而形成深能级的Si-N和SiOxNy键作为施主位于SiC价带附近,对Ds贡献较小。HNP处理不但解决了传统工艺带来的离子损伤和表面重构等问题,同时与相同工艺条件的HP相比,钝化效果更好,SiC表面对时间不再敏感,不易出现过处理现象,更加可控,为制作良好的SiO2/SiC界面和金属/SiC欧姆接触奠定了基础。(2)ECR微波HNP表面预处理结合HNP氧化后退火(POA)工艺改善SiO2/SiC界面特性及机理研究。利用电流-电压(I-V)、电容-电压(C-V)、AFM、XPS和二次离子质谱(SIMS)分析了该工艺对SiO2/SiC界面特性的改善效果和微观机理。I-V和C-V测试结果表明,经HNP预处理后,Si02的击穿特性显著提高,Dit显著降低；HNP预处理结合POA工艺,Si02的击穿场强进一步提高至11.1 MV/cm,可靠性显著提高,Dit进一步降低。AFM和XPS分析结果表明,HNP预处理可使氧化后的SiO2/SiC界面变得非常平整,表面污染成分被去除,Ds被降低。可见HNP预处理后Ds的降低是SiO2/SiC Dit降低的主要原因。SIMS分析结果显示,HNP预处理可使C在界面处的分布范围变窄(由4.5 nm降至3.7 nm),表明预处理可减少SiC表面C污染,并可抑制氧化过程中产生的C缺陷；经HNP预处理结合POA工艺,可在界面处引入更多的H和N,C在界面处的分布范围进一步缩小(3.1 nm),表明POA可以减少氧化后形成的缺陷。从缺陷能级角度分析降低Dit的机理：引入到界面的H和N均使浅能级处的缺陷移至深能级,或者移出SiC禁带外,进而减小了SiC禁带上半部分的Dit。该工艺提供了一种同时发挥HNP SiC表面预处理及HNP POA作用的SiO2/SiC界面钝化新技术,建立了SiC表面特性与SiO2/SiC界面电学特性两者之间的规律,为提高SiC MOSFET器件性能和可靠性提供参考。(3)ECR微波HP/HNP预处理结合金属化退火工艺改善TiC/n型4H-SiC接触欧姆特性及机理研究。利用Ⅰ-Ⅴ、AFM、X射线衍射(XRD)测试技术分析了该工艺对低金属功函数τ(φm) TiC/SiC欧姆接触特性的改善效果及微观机理。I-V结果表明,TiC与中等掺杂浓度(1×1018cm-3)的SiC室温下即可形成欧姆接触,采用HP/HNP预处理后,能够明显降低pc,尤其经HP预处理后,在较低的退火温度下(600℃),ρc低至1.5×10-5Q·cm2。结果表明,TiC/SiC欧姆接触的形成机理在于TiC/SiC界面的有效势垒高度(qφBn)的降低。AFM结合XPS结果表明,HP预处理去除了SiC表面污染物,表面更加平整化,降低了Ds,使得费米能级钉扎效应被消除,进而减小了qφBn。XRD结果表明,随着退火温度的增加,TiC/SiC界面形成的碳空位逐渐增加,碳空位作为施主提供电子,减小了耗尽层的宽度,更有利于电子的隧穿。然而退火温度升高到800℃C时,SiC表面的H原子会出现解吸附现象,增加了Ds；同时,TiC/SiC界面处形成了Si与Ti的化合物,这些化合物具有比TiC更高的九,不利于形成低的qφBn。利用界面能带图分析了SiC表面预处理及退火工艺形成TiC/SiC欧姆接触的机理。该研究避免了传统工艺采用的重掺杂SiC衬底以及高温退火工艺,有利于提高器件稳定性,简化工艺,降低制备成本。