4H-SiC肖特基二極管及結(jié)終端技術(shù)研究.pdf

1、采用寬禁帶半導(dǎo)體材料4H-SiC制作的肖特基勢壘二極管SBD具有PN結(jié)二極管無法比擬的優(yōu)越特性。國外對4H-S iC材料及其器件的研制和分析已經(jīng)有了諸多報道，而國內(nèi)在這方面的研究起步較晚，研究成果的相關(guān)報道較少。因此開展4H-S iC SBD器件研究有重要的意義。
　　在此背景下，本文對4H-SiC S BD器件的主要電學(xué)特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究，主要研究成果如下：
　　1、為了解決由于4H-SiC S BD器件近表面的電場集邊效

2、應(yīng)造成的器件擊穿特性變差的問題，采用加入結(jié)終端結(jié)構(gòu)的方法來降低器件近表面的強(qiáng)電場，提高器件的擊穿電壓。在掌握結(jié)終端結(jié)構(gòu)分類的基礎(chǔ)上，確定采用延伸型終端結(jié)構(gòu)來優(yōu)化4H-S iC SBD器件的反向擊穿特性。
　　2、實現(xiàn)加入不同結(jié)終端結(jié)構(gòu)的器件仿真。利用S ilvaco TC AD軟件對器件進(jìn)行仿真。首先仿真了加入兩級場限環(huán)結(jié)構(gòu)的4H-SiC S BD器件，該結(jié)構(gòu)的敏感參數(shù)有環(huán)間距、環(huán)的注入結(jié)深和環(huán)區(qū)摻雜濃度，仿真確定的最優(yōu)值環(huán)間距為

3、3μm，結(jié)深為0.4μm，摻雜濃度為1×1017cm-3，環(huán)寬為10μm，此時器件的擊穿電壓為1200V。針對場限環(huán)結(jié)構(gòu)對器件界面電荷很敏感的問題，在場限環(huán)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，仿真了加入場板結(jié)構(gòu)的器件特性，場板結(jié)構(gòu)的敏感參數(shù)為場板長度，仿真確定其最優(yōu)值為20μm，此時器件的擊穿電壓可到達(dá)1350V。然后仿真了加入結(jié)終端擴(kuò)展JTE結(jié)構(gòu)的器件，該結(jié)構(gòu)的敏感參數(shù)有JTE結(jié)構(gòu)長度，注入結(jié)深和摻雜濃度，仿真確定其最優(yōu)值長度為30μm，結(jié)深為1.0μm，摻

4、雜濃度為1×1018cm-3，在此情況下器件的擊穿電壓達(dá)到1500V。
　　3、通過對比加入不同結(jié)終端結(jié)構(gòu)器件的模擬仿真結(jié)果，可以看出與兩級場限環(huán)結(jié)構(gòu)器件以及場限環(huán)和場板復(fù)合結(jié)構(gòu)器件相比，加入JTE結(jié)構(gòu)的器件擊穿特性更好。因此實驗制作了加入JTE結(jié)構(gòu)的4H-S iC SBD器件。二次離子質(zhì)譜法SIMS測試得到實驗器件JTE結(jié)構(gòu)區(qū)Al離子在0.9μm范圍內(nèi)的摻雜濃度為1018cm-3量級；Keithley4200半導(dǎo)體參數(shù)測試儀測試