SiC功率二極管的結(jié)構(gòu)與電特性分析研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展以及集成電路制造工藝的進步，人們對功率半導(dǎo)體器件提出了新的要求，即低正向壓降、低反向恢復(fù)時間、低功耗、高頻、高溫等。然而硅材料作為目前半導(dǎo)體器件的廣泛使用材料，對其的開發(fā)研究已達到硅物理特性的極限，因此對寬禁帶半導(dǎo)體器件的研究成為必然趨勢。碳化硅(SiC)作為新一代半導(dǎo)體材料，具有禁帶寬度大、臨界擊穿電場強、熱導(dǎo)率高、高溫穩(wěn)定性好等特點，是電力電子器件的研究重點。
　　碳化硅肖特基二極管(SiC SBD)具有零

2、反向恢復(fù)、開關(guān)速度快、功耗低的優(yōu)點;碳化硅PiN二極管具有反向漏電流低、反向擊穿電壓高的特點。本論文主要結(jié)合SiC SBD與SiC PiN二極管的優(yōu)點，設(shè)計了碳化硅結(jié)勢壘肖特基二極管(SiCJBS)的結(jié)構(gòu)，并對其電學(xué)特性進行了研究與分析。主要內(nèi)容如下:
　　一、SiC JBS二極管的基本工作原理及其相應(yīng)的元胞結(jié)構(gòu)。研究了SiC JBS二極管的正向?qū)ㄒ约胺聪蜃钄鄼C理。器件的反向擊穿電壓(VB）的影響因子，比如外延層的厚度、臨界擊穿

3、電場強度等。器件的正向?qū)娮璧慕M成分析，包括溝道電阻、擴散電阻、漂移區(qū)電阻、襯底電阻、接觸電阻等。
　　二、對SiC JBS二極管的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計、優(yōu)化以及參數(shù)分析，設(shè)計出反向耐壓為3300V的SiC JBS二極管的結(jié)構(gòu)。研究相鄰P+區(qū)的不同間隔S對二極管器件的電學(xué)特性的影響，分析器件的正向Ⅰ-Ⅴ特性曲線、反向漏電流等，得出間隔S越大，反向漏電流越大，對器件反向特性不利。研究P+區(qū)的不同寬度W對二極管特性的影響，分析器件的Ⅰ-Ⅴ特

4、性曲線等，得出寬度W影響著器件的正向?qū)娮鑂on，為獲得最優(yōu)的二極管正向特性，選取2.6μm為P+區(qū)的最佳寬度值。研究P+區(qū)的摻雜濃度對二極管器件的電特性的影響，分析器件的正向Ⅰ-Ⅴ特性曲線、反向阻斷特性等，得出P+區(qū)的摻雜濃度對導(dǎo)通電阻Ron有直接影響，但對反向擊穿電壓沒有直接關(guān)系，這與我們之前的理論公式分析相吻合。并獲取最優(yōu)化P+區(qū)摻雜濃度5×1018cm-3。研究了JBS器件外延層的摻雜濃度、厚度t對器件的反向擊穿電壓的影響等。