寬禁帶功率二極管的研制.pdf

1、據(jù)統(tǒng)計，在低能耗系統(tǒng)中消耗的電能占到總電能使用量的60％至70％，而低能耗系統(tǒng)中的電能絕大多數(shù)是消耗于電力變換和電力驅(qū)動。功率器件是在提高電力利用效率中起關(guān)鍵作用的，也稱電力電子器件。如何降低功率器件的能耗已成為全球性新課題。
　　 在這種情況下，4H-SiC肖特基勢壘二極管(SBD)性能遠(yuǎn)優(yōu)于目前軍事和民用市場中普遍使用的硅(Si)肖特基勢壘二極管器件，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用前景。但是，4H-SiC SBD制造中依然存在很多

2、難點和問題，例如制備工藝難度大，器件成品率低等，嚴(yán)重影響了其普通應(yīng)用。
　　 目前國內(nèi)4H-SiC SBD研制尚在起步階段，尚未形成系統(tǒng)的研究理論和有價值的實驗成果，使得我國的整體水平與國際先進(jìn)水平差距明顯。我國4H-SiC SBD的研制工藝主要存在以下困難瓶頸點：(1)4H-SiC SBD所采用的結(jié)終端技術(shù)缺乏系統(tǒng)完整的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)；(2)4H-SiC單晶外延缺乏系統(tǒng)完整的表征測量方法；(3)4H-SiCSBD尚未探索出最合適的管

3、件制造工藝步驟和條件。
　　 本文針對以上背景核問題對以下幾個方面做了一個系統(tǒng)的研究。主要研究成果總結(jié)為：
　　 1、提出了外延層的摻雜濃度、半導(dǎo)體材料臨界電場、外延層的厚度對高壓4H-SiC肖特基勢壘二極管器件反向擊穿電壓的影響，并用公式界定了他們之間的關(guān)系，研究了室溫下金屬碳化硅接觸的肖特基勢壘高度φB、串聯(lián)電阻Ron和金屬與4H-SiC緊密接觸形成歐姆接觸，并給出了它們的計算公式。
　　 2、闡述了高壓4H

4、-SiC肖特基勢壘二極管結(jié)終端技術(shù)的必要性，原因是高壓4H-SiC肖特基勢壘二極管結(jié)終端存在電場集中導(dǎo)致電壓下降。提出了平面結(jié)終端技術(shù)，包括場板技術(shù)、保護(hù)環(huán)技術(shù)、腐蝕造型技術(shù)、場限環(huán)技術(shù)和結(jié)終端延伸技術(shù)等。
　　 3、研究了歐姆接觸和肖特基接觸，它們是高壓4H-SiC肖特基勢壘二極管器件研制的基礎(chǔ)和關(guān)鍵工藝。根據(jù)實驗結(jié)果，結(jié)合實際工藝條件，本文研制了具有結(jié)終端場限環(huán)保護(hù)的高壓Mo/4H-SiC肖特基勢壘二極管，根據(jù)實驗結(jié)果指出此