帶隔離層和場板的4H-SiC MESFET結(jié)構(gòu)優(yōu)化與特性研究.pdf

1、碳化硅(SiC)材料由于具有寬帶隙、高臨界擊穿電場、高熱導率、高載流子飽和漂移速度等特點，是做高溫、高頻、大功率器件的理想材料。然而，作為SiC材料的一個固有屬性，高本征表面態(tài)和界面態(tài)使得目前研制成功的SiC微波功率MESFET器件中，總是面臨著諸如電流不穩(wěn)定、電流崩塌等性能和可靠性方面的問題，尤其是當器件工作在高頻時，由于高密度界面態(tài)所需的大的充放電時間，使得溝道電流的開關(guān)速度跟不上柵極輸入信號的變化，從而導致器件輸出功率和增益的下降

2、，這就是SiC MESFET中特有的柵延遲現(xiàn)象。對于這些問題，目前只能從器件結(jié)構(gòu)上尋求解決的途徑。
　　 本文首先在綜述了SiC材料的特點、SiC MESFET的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析研究了SiC MESFET器件的工作原理，采用二維器件仿真軟件MEDICI建立了4H-SiC MESFET器件的結(jié)構(gòu)模型和物理模型。根據(jù)對傳統(tǒng)4H-SiC MESFET結(jié)構(gòu)常溫和高溫基本直流工作特性中輸出特性、轉(zhuǎn)移特性等特性的

3、分析，確定了基本模型和研究方法。為了抑制甚至消除表面陷阱效應，同時改善器件功率特性，論文中提出了同時具有隔離層和場板的4H-SiC MESFET器件結(jié)構(gòu)。首先分析了此結(jié)構(gòu)中溝道厚度和濃度對器件的影響。溝道厚度增大時，器件閾值電壓、漏電流和擊穿電壓都會增加，但是過大的溝道厚度會導致短溝道效應；溝道濃度增加時，器件的閾值電壓、漏電流會增加，但是擊穿電壓會相應減少；根據(jù)RESURF條件，當溝道濃度為1.5×1017cm-3時可以得到最大擊穿電