4H-SiC功率BJT器件特性研究.pdf

1、第三代寬禁帶半導體材料碳化硅（Silicon Carbide）具有高擊穿電場、高飽和漂移速度和高熱導率的特性。因此 SiC功率器件在大功率、高溫及抗輻照應用中具有很廣闊的前景。其中SiC BJT器件導通電阻低、耐高溫及較快的開關(guān)速度等特點得到了很多的關(guān)注。
　　本文通過二維數(shù)值仿真軟件Silvaco Atlas來研究4H-SiC BJT的特性。首先簡要介紹了用于仿真的物理模型，并根據(jù)相關(guān)文獻中的實驗數(shù)據(jù)給出物理模型中所需的參數(shù)。根

2、據(jù)已有的優(yōu)化后的4H-SiC BJT基本結(jié)構(gòu)，研究了器件的正向特性及反向特性。其中具體分析了4H-SiC BJT器件的反向擊穿特性，并針對擊穿問題，對4H-SiC BJT使用并優(yōu)化了場限環(huán)、場板結(jié)構(gòu)。優(yōu)化后的場限環(huán)結(jié)深0.4μm、環(huán)摻雜濃度2×1018cm-3，可以將器件的擊穿電壓提高到1470V。場板結(jié)構(gòu)主要考慮了普通場板與臺階型場板結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了場板結(jié)構(gòu)中金屬電極的長度，以及氧化層的厚度，最終擊穿電壓達到1475V左右。
　　對

3、于4H-SiC BJT外基區(qū)表面界面態(tài)導致的復合電流問題，提出了兩種結(jié)構(gòu)來抑制該復合電流。一種結(jié)構(gòu)是外基區(qū)重摻雜結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)通過濃度差異產(chǎn)生內(nèi)建電場，內(nèi)建電場阻止電子向外基區(qū)表面擴散，該結(jié)構(gòu)優(yōu)化后重摻雜濃度為8×1018cm-3、摻雜深度為0.2μm，最大電流增益可以達到46。另一種結(jié)構(gòu)是外基區(qū)鈍化層負離子注入結(jié)構(gòu)，負離子引起的電場調(diào)制外基區(qū)表面勢，減小少子濃度，降低載流子復合率，從而提高電流增益。該結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的最大電流增益為44。最