一種具有L型柵和部分p型隔離層的4H-SiC MESFET.pdf

1、由于優(yōu)越的性能和相對成熟的器件制造工藝，SiC MESFET被認(rèn)為是下一代大功率，高頻，高效，甚至是在極端惡劣環(huán)境下的小型射頻和微波(RF和MW)電路應(yīng)用的理想器件。盡管理論上SiC MESFETs有很好的DC和RF功率表現(xiàn)，但是在實際中它們在高頻和大功率應(yīng)用方面的優(yōu)勢并沒有發(fā)揮出來。在進一步提高漏極電流和擊穿電壓時，它們之間就會有個制約的關(guān)系，功率密度的進一步提高是有限的。同樣在器件的頻率特性和功率特性之間也存在矛盾。
　　

2、本文為了解決功率和小信號特性之間的不平衡，同時也為了進一步提高DC，RF和功率特性，提出一種將L型柵和部分p型隔離層相結(jié)合起來的4H-SiCMESFET結(jié)構(gòu)(LP-MESFET)，用來實現(xiàn)大功率RF器件。所用的L柵結(jié)構(gòu)可以減小柵下的耗盡層厚度這樣就能減小柵電容，又由于其釋放了柵下更寬的導(dǎo)電溝道所以增大了漏極的飽和電流。L柵結(jié)構(gòu)有一個上柵和下柵，能夠控制溝道薄的部分和厚的部分，保持了對柵極偏壓下的導(dǎo)電溝道的有效控制。L型柵結(jié)構(gòu)提高了器件的

3、電流荷載能力和頻率響應(yīng)。在柵到漏之間引入一部分p型薄層后，由于分壓作用改變溝道電場進而影響了柵下耗盡層分布，結(jié)果是柵漏電容Cgd減小了。文中還對部分p型隔離層的厚度和摻雜濃度進行了優(yōu)化。仿真結(jié)果是LP-MESFET的漏極飽和電流比常規(guī)結(jié)構(gòu)提高了17％，擊穿電壓比常規(guī)結(jié)構(gòu)提高了36％。對于常規(guī)結(jié)構(gòu)MESFET和LP-MESFET仿真計算出的最大理論輸出功率密度Pmax分別為4.2W/mm和8.2W/mm，這意味著LP-MESFET結(jié)構(gòu)的理