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文檔簡介
1、在對SiGe材料、SiGe/Si異質(zhì)結(jié)性質(zhì)以及超結(jié)結(jié)構(gòu)特點、性質(zhì)等方面研究的基礎上,本文提出了超結(jié)和半超結(jié)SiGe功率開關二極管。相比傳統(tǒng)的Sipin功率二極管,這兩種器件能更好地滿足高頻化電力電子電路對功率二極管低通態(tài)壓降、高擊穿電壓、小反向漏電流以及快速軟恢復性能的要求。
從SiGe材料以及SiGe/Si異質(zhì)結(jié)電流輸運機制出發(fā),在理論上論證了SiGe/Si/Sipin二極管比傳統(tǒng)Sipin二極管更容易實現(xiàn)正向?qū)▔航岛?/p>
2、反向恢復時間之間的折中關系。SiGe/Si/Sipin功率二極管可以在提高器件開關速度的同時降低正向?qū)▔航?,但其缺點是漏電流有所增加。建立了超結(jié)Si功率二極管結(jié)構(gòu),詳細分析了其擊穿機理。與相同厚度的常規(guī)Si功率二極管,超結(jié)Si功率二極管的反向耐壓大幅度增加,漏電流也顯著下降。但反向恢復特性變差,出現(xiàn)硬恢復現(xiàn)象。
將SiGe材料與超結(jié)結(jié)構(gòu)相結(jié)合,提出了超結(jié)SiGe功率二極管。該器件有兩個重要特點:一是由輕摻雜的p型柱和n型
3、柱相互交替形成超結(jié)結(jié)構(gòu),取代傳統(tǒng)功率二極管單一的n-基區(qū);二是陽極p+區(qū)采用很薄的應變SiGe材料。該器件充分結(jié)合了SiGe材料在提高器件的開關速度、改善軟恢復特性以及降低正向?qū)▔航岛统Y(jié)結(jié)構(gòu)在提高器件耐壓、降低漏電流等方面的優(yōu)勢。詳細分析了柱區(qū)寬度、厚度、摻雜濃度以及SiGe材料中Ge含量等重要參數(shù)對器件電學特性的影響規(guī)律。
在超結(jié)結(jié)構(gòu)的基礎上,提出了一種半超結(jié)SiGe功率二極管。半超結(jié)結(jié)構(gòu)是在傳統(tǒng)超結(jié)結(jié)構(gòu)的基礎上增加
4、了一個底端輔助層,在相同正向?qū)▔航档那闆r下,半超結(jié)比超結(jié)的深寬比小,這意味著可以減少外延生長和離子注入的工序,從而降低了工藝難度和成本,同時該結(jié)構(gòu)還改善了二極管的軟恢復特性。通過改變超結(jié)部分和低端輔助層厚度、摻雜濃度、Ge含量等參數(shù),可以對器件特性進行調(diào)節(jié),為器件設計提供了更大的自由度。
采用超真空化學氣相淀積方法在Si(100)襯底上生長出了35nm的SiGe薄膜,界面平整,陡峭,外延層的生長質(zhì)量較好。給出了p+(Si
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