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高压4H-SiC结势垒肖特基二极管的研究

作　者: 黄健华
导　师: 吕红亮
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 4H-SiC结势垒肖特基二极管结终端技术击穿电压埋层
分类号: TN311.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 163次
引　用: 2次
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内容摘要

宽禁带半导体碳化硅以其优越的性能成为功率电子器件的理想材料且得到了广泛的研究。4H-SiC JBS(Junction Barrier Schottky Diode)二极管结合了PiN二极管和肖特基势垒二极管SBD(Schottky Barrier Diode)两者的优势，具有小开启电压、低反向漏电流、高击穿电压和高开关速度等特性，因此在高压和高速领域具有广阔的应用前景。围绕高压4H-SiC JBS器件的设计，本文利用二维半导体模拟软件ISE-DESSIS进行了结终端技术和新型结构的研究：由于受到电场集中效应的影响，器件的耐压将会严重下降，因此必须使用相应的结终端技术。本文讨论了常用的平面结终端技术，包括场板、场限环、结终端扩展等技术来改善耐压，分析了各种技术的工作机理及其结构参数对击穿电压的影响；在此基础上，设计了将三种技术结合使用的一种复合型终端技术，结果表明该结构改善了器件击穿电压的可靠性和稳定性。在器件的外延层中引入了埋层结构，研究表明浮结型埋层的加入能大大提高器件的耐压，并能改善导通电阻与击穿电压之间的矛盾；详细分析了埋层的参数对器件特性的影响，包括埋层位置、间距以及套刻偏差等。本文的最后讨论了在主结边缘引入埋层的新型结构，该结构能有效降低器件的反向漏电流，根据模拟结果指出了埋层的设计需要在导通电阻与反向漏电流之间进行折中。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 宽禁带半导体材料的优势  7-9
  1.2 4H-SiC JBS 器件的研究意义及进展  9-12
  1.3 本文的主要工作  12-13
第二章 4H-SiC JBS 器件的原理及模型参数  13-21
  2.1 功率二极管简介  13-16
    2.1.1 功率二极管分类  13-15
    2.1.2 4H-SiC JBS 器件的工作原理  15-16
  2.2 4H-SiC 的材料参数及物理模型  16-19
  2.3 本章小结  19-21
第三章 4H-SiC JBS 器件结终端技术的研究  21-41
  3.1 击穿电压的影响因素  21-23
    3.1.1 击穿机理  21-22
    3.1.2 结终端技术  22-23
  3.2 具有平面终端结构的4H-SiC JBS 器件  23-37
    3.2.1 具有场板结构的4H-SiC JBS 器件  24-27
    3.2.2 具有场限环结构的4H-SiC JBS 器件  27-29
    3.2.3 具有结终端扩展结构的4H-SiC JBS 器件  29-33
    3.2.4 具有复合型终端结构的4H-SiC JBS 器件  33-37
  3.3 器件的工艺流程  37-39
  3.4 本章小结  39-41
第四章具有埋层结构的4H-SiC JBS 器件的研究  41-55
  4.1 JBS 器件的新型结构  41-43
  4.2 浮结型埋层结构对器件击穿特性的影响  43-50
    4.2.1 浮结型埋层的原理  43-44
    4.2.2 浮结型埋层结构的优化与分析  44-50
  4.3 埋层结构对器件反向漏电流的影响  50-53
  4.4 本章小结  53-55
第五章总结  55-57
致谢  57-59
参考文献  59-63
攻读硕士学位期间参加的科研项目及完成的学术论文  63-64

高压4H-SiC结势垒肖特基二极管的研究

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