4H-SiC UMOS的器件設(shè)計(jì)與關(guān)鍵工藝研究.pdf

1、碳化硅(SiC)材料具有寬禁帶、高熱導(dǎo)率、高擊穿電場(chǎng)、高載流子飽和漂移速度等優(yōu)異特性，因此特別適合制作高壓、高功率的半導(dǎo)體電力電子器件。4H-SiC MOSFET器件在功率轉(zhuǎn)換、電力傳輸、電力電子、逆變器、國(guó)防等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而SiC UMOS由于具有更低的導(dǎo)通電阻以及更高的集成度等優(yōu)點(diǎn)，使得其被稱為第二代SiC MOSFET器件。本文通過(guò)二維數(shù)值仿真研究了各器件參數(shù)對(duì)性能的影響，并對(duì)目前遇到的關(guān)鍵工藝問(wèn)題進(jìn)行了單步工藝研究。<

2、br>　　首先采用Silvaco仿真軟件對(duì)傳統(tǒng)SiC UMOS器件與具有底部P型保護(hù)層的SiC UMOS器件的元胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析，重點(diǎn)對(duì)影響柵氧層電場(chǎng)與電場(chǎng)集中效應(yīng)的柵槽刻蝕深度dt參數(shù)、P型保護(hù)層的厚度di參數(shù)和P型保護(hù)層的摻雜濃度Np參數(shù)進(jìn)行了分析。接下來(lái)利用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕（ICP）技術(shù)對(duì)4H-SiC UMOS柵槽刻蝕工藝進(jìn)行了研究，詳細(xì)討論了 ICP刻蝕的不同工藝參數(shù)對(duì)刻蝕速率、刻蝕選擇比以及刻蝕形貌的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

3、SiC刻蝕速率隨著ICP功率和RF偏壓功率的增大而增加；隨著氣體壓強(qiáng)的增大刻蝕選擇比降低；而隨著氧氣含量的提高能夠有效地消除微溝槽效應(yīng)。通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）和原子力顯微鏡（AFM）對(duì)刻蝕柵槽形貌和表面粗糙度進(jìn)行了表征，RMS表面粗糙度<0.4nm。
　　最后采用SiC MOS電容結(jié)構(gòu)研究了SiC UMOS器件的柵介質(zhì)工藝。同時(shí)設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的版圖，并進(jìn)行了電容流片實(shí)驗(yàn)與測(cè)試。通過(guò)電容的TZDB特性以及 C-V高頻特性，提取和對(duì)