SiC MOSFET的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)特性研究.pdf

1、碳化硅材料有大禁帶寬度、高臨界擊穿電場(chǎng)、高熱導(dǎo)率和高載流子飽和漂移速度等優(yōu)良特點(diǎn)，能滿(mǎn)足更惡劣環(huán)境的需求，使其在高溫、高頻、大功率和抗輻照等領(lǐng)域的應(yīng)用更加廣泛。4H-SiC MOSFET器件功率大且開(kāi)關(guān)損耗低，正逐步應(yīng)用于光伏發(fā)電、新能源汽車(chē)以及機(jī)車(chē)牽引等新興領(lǐng)域。本文基于Silvaco平臺(tái)的Atlas軟件對(duì)高壓4H-SiC MOSFET器件進(jìn)行了仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)流片得到的樣品進(jìn)行了測(cè)試分析。
　　本研究首先對(duì)1700V SiC

2、 MOSFET器件的Pbase區(qū)摻雜分布、柵氧化層厚度、溝道區(qū)長(zhǎng)度以及JFET區(qū)寬度對(duì)器件各電學(xué)參數(shù)的影響進(jìn)行了仿真工作和優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到了擊穿電壓為3000V，閾值電壓為2.9V的SiC MOSFET器件元胞結(jié)構(gòu)。接下來(lái)對(duì)器件的終端結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，包括場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)和場(chǎng)限環(huán)終端結(jié)構(gòu)。在場(chǎng)板終端結(jié)構(gòu)中，主要開(kāi)展了場(chǎng)板長(zhǎng)度以及氧化層厚度對(duì)擊穿電壓和電場(chǎng)分布影響的研究；對(duì)于場(chǎng)限環(huán)終端結(jié)構(gòu)，研究了場(chǎng)限環(huán)環(huán)間距和環(huán)寬對(duì)擊穿電壓的影響，包括均勻間

3、距場(chǎng)限環(huán)終端結(jié)構(gòu)和緩變間距場(chǎng)限環(huán)終端結(jié)構(gòu)。其次，仿真研究了SiC MOSFET器件的開(kāi)關(guān)特性，包括負(fù)載電流IL和柵串聯(lián)電阻Rg對(duì)開(kāi)關(guān)特性的影響。最后結(jié)合國(guó)內(nèi)的SiC器件制造工藝平臺(tái)，設(shè)計(jì)了相關(guān)的工藝流程并進(jìn)行了流片實(shí)驗(yàn)研究和測(cè)試分析。SiC MOSFET封裝器件的直流特性測(cè)試結(jié)果表明：器件擊穿電壓為2500V，導(dǎo)通電流為2.4A，器件閾值電壓為2.3V。同時(shí)，對(duì)SiC MOSFET器件的動(dòng)態(tài)特性也進(jìn)行了測(cè)試分析，主要包括寄生電容、開(kāi)關(guān)特