4H-SiC功率BJT的實驗研究.pdf

1、碳化硅以其優(yōu)良的材料特性在大功率、高溫以及抗輻照等領(lǐng)域有著廣闊的研究和商業(yè)前景。作為一種重要的功率器件，4H-SiC雙極型晶體管彌補了Si雙極型晶體管的缺陷且避免了4H-SiC MOSFET中的柵氧化層質(zhì)量問題，在近年來受到了更多的關(guān)注。
　　 本文以4H-SiC BJT器件實驗研究為目的，進行了以下工作：
　　 首先，通過文獻查閱和比較選取了雙層基區(qū)結(jié)構(gòu)，利用仿真軟件得到了最佳的外延層結(jié)構(gòu)參數(shù)，以此為目標(biāo)進行了多層外延

2、材料的生長，對實際得到的外延結(jié)構(gòu)進行仿真得到了共發(fā)射極電流增益120、擊穿電壓450V以及導(dǎo)通電阻5.4mΩ·cm2的電學(xué)特性，為之后器件的測試分析提供了支持；
　　 然后，針對4H-SiC BJT制作過程中的ICP刻蝕和P型歐姆接觸兩步關(guān)鍵工藝進行了單步實驗研究。得到了優(yōu)化的ICP刻蝕和P型歐姆接觸工藝條件。其中，優(yōu)化后的刻蝕系統(tǒng)參數(shù)實現(xiàn)的刻蝕速率為3.47nm/s，精度可控制在30nm之內(nèi)；P型歐姆接觸采用Ti/Al/Au多

3、層金屬，在摻雜濃度為4.6×1018 Cm-3樣片上得到的比接觸電阻率為9.55×10-3Ω·cm2。
　　 最后，進行了4H-SiC功率BJT的研制。實驗前期準(zhǔn)備包括版圖的設(shè)計和器件工藝流程的制定，通過最終的流片及測試得到的器件性能為：共發(fā)射極電流增益為17、導(dǎo)通電阻為32mΩ·cm2、擊穿電壓為120V。其中，共發(fā)射極電流增益是目前國內(nèi)最好結(jié)果。
　　 本文對4H-SiC功率BJT的設(shè)計及制造過程進行了深入的研究，對