4H-SiC功率BJT器件特性研究.pdf

1、第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料碳化硅（Silicon Carbide）具有高擊穿電場(chǎng)、高飽和漂移速度和高熱導(dǎo)率的特性。因此 SiC功率器件在大功率、高溫及抗輻照應(yīng)用中具有很廣闊的前景。其中SiC BJT器件導(dǎo)通電阻低、耐高溫及較快的開(kāi)關(guān)速度等特點(diǎn)得到了很多的關(guān)注。
　　本文通過(guò)二維數(shù)值仿真軟件Silvaco Atlas來(lái)研究4H-SiC BJT的特性。首先簡(jiǎn)要介紹了用于仿真的物理模型，并根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)給出物理模型中所需的參數(shù)。根

2、據(jù)已有的優(yōu)化后的4H-SiC BJT基本結(jié)構(gòu)，研究了器件的正向特性及反向特性。其中具體分析了4H-SiC BJT器件的反向擊穿特性，并針對(duì)擊穿問(wèn)題，對(duì)4H-SiC BJT使用并優(yōu)化了場(chǎng)限環(huán)、場(chǎng)板結(jié)構(gòu)。優(yōu)化后的場(chǎng)限環(huán)結(jié)深0.4μm、環(huán)摻雜濃度2×1018cm-3，可以將器件的擊穿電壓提高到1470V。場(chǎng)板結(jié)構(gòu)主要考慮了普通場(chǎng)板與臺(tái)階型場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了場(chǎng)板結(jié)構(gòu)中金屬電極的長(zhǎng)度，以及氧化層的厚度，最終擊穿電壓達(dá)到1475V左右。
　　對(duì)

3、于4H-SiC BJT外基區(qū)表面界面態(tài)導(dǎo)致的復(fù)合電流問(wèn)題，提出了兩種結(jié)構(gòu)來(lái)抑制該復(fù)合電流。一種結(jié)構(gòu)是外基區(qū)重?fù)诫s結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)通過(guò)濃度差異產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)，內(nèi)建電場(chǎng)阻止電子向外基區(qū)表面擴(kuò)散，該結(jié)構(gòu)優(yōu)化后重?fù)诫s濃度為8×1018cm-3、摻雜深度為0.2μm，最大電流增益可以達(dá)到46。另一種結(jié)構(gòu)是外基區(qū)鈍化層負(fù)離子注入結(jié)構(gòu)，負(fù)離子引起的電場(chǎng)調(diào)制外基區(qū)表面勢(shì)，減小少子濃度，降低載流子復(fù)合率，從而提高電流增益。該結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的最大電流增益為44。最