本文關鍵詞：4H-SiC功率BJT器件特性研究

  更多相關文章： 碳化硅 雙極型晶體管 電流增益 結終端 界面態(tài)

【摘要】：第三代寬禁帶半導體材料碳化硅(Silicon Carbide)具有高擊穿電場、高飽和漂移速度和高熱導率的特性。因此SiC功率器件在大功率、高溫及抗輻照應用中具有很廣闊的前景。其中SiC BJT器件導通電阻低、耐高溫及較快的開關速度等特點得到了很多的關注。本文通過二維數值仿真軟件Silvaco Atlas來研究4H-Si C BJT的特性。首先簡要介紹了用于仿真的物理模型,并根據相關文獻中的實驗數據給出物理模型中所需的參數。根據已有的優(yōu)化后的4H-Si C BJT基本結構,研究了器件的正向特性及反向特性。其中具體分析了4H-Si C BJT器件的反向擊穿特性,并針對擊穿問題,對4H-SiC BJT使用并優(yōu)化了場限環(huán)、場板結構。優(yōu)化后的場限環(huán)結深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。場板結構主要考慮了普通場板與臺階型場板結構,優(yōu)化了場板結構中金屬電極的長度,以及氧化層的厚度,最終擊穿電壓達到1475V左右。對于4H-Si C BJT外基區(qū)表面界面態(tài)導致的復合電流問題,提出了兩種結構來抑制該復合電流。一種結構是外基區(qū)重摻雜結構,這種結構通過濃度差異產生內建電場,內建電場阻止電子向外基區(qū)表面擴散,該結構優(yōu)化后重摻雜濃度為8×1018cm-3、摻雜深度為0.2μm,最大電流增益可以達到46。另一種結構是外基區(qū)鈍化層負離子注入結構,負離子引起的電場調制外基區(qū)表面勢,減小少子濃度,降低載流子復合率,從而提高電流增益。該結構優(yōu)化后的最大電流增益為44。最后簡述了實驗中所用的器件結構,并對每種結構給出了具體實驗步驟,根據實驗步驟給出實驗版圖的設計。針對離子注入工藝進行了研究。對于離子注入使用軟件TRIM進行了仿真,給出了結終端結構及抑制界面復合電流結構中所需離子注入的能量與劑量。
【關鍵詞】：碳化硅 雙極型晶體管 電流增益 結終端 界面態(tài)
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN322;TN304.24
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 SiC基本材料特性9-10
• 1.2 SiC器件發(fā)展狀況10-12
• 1.3 SiC BJT國內外發(fā)展概況12-14
• 1.4 本文主要內容14-15
• 第二章 仿真模型與 4H-Si C BJT基本工作原理15-27
• 2.1 二維仿真基本模型簡介15-20
• 2.1.1 雜質不完全離化模型15-16
• 2.1.2 載流子遷移率模型16-17
• 2.1.3 帶隙模型17-18
• 2.1.4 載流子復合模型18-19
• 2.1.5 碰撞電離模型19-20
• 2.2 4H-SiC BJT的基本工作原理20-26
• 2.2.1 電流增益21-23
• 2.2.2 擊穿電壓23-26
• 2.3 本章小結26-27
• 第三章 4H-SiC BJT基本特性仿真與結終端設計27-49
• 3.1 4H-SiC BJT基本結構27-28
• 3.2 直流特性仿真研究28-30
• 3.3 反向特性仿真研究30-32
• 3.4 4H-SiC BJT結終端設計32-47
• 3.4.1 場限環(huán)終端結構32-40
• 3.4.1.1 單個場限環(huán)的仿真與優(yōu)化33-37
• 3.4.1.3 多個場限環(huán)結構的優(yōu)化與仿真37-40
• 3.4.2 場板終端結構40-47
• 3.4.2.1 單層場板設計優(yōu)化40-44
• 3.4.2.2 臺階型場板設計與優(yōu)化44-47
• 3.5 本章小結47-49
• 第四章 4H-SiC BJT新結構研究49-63
• 4.1 界面態(tài)對BJT電流增益的影響49-52
• 4.2 抑制界面態(tài)的研究現狀52-53
• 4.3 抑制界面復合電流的新結構53-62
• 4.3.1 外基區(qū)表面重摻雜結構54-59
• 4.3.2 氟離子注入結構59-62
• 4.4 本章小結62-63
• 第五章 4H-SiC BJT實驗設計63-76
• 5.1 4H-SiC BJT實驗設計63-68
• 5.1.1 實驗具體步驟64-66
• 5.1.2 實驗版圖設計66-68
• 5.1.2.1 版圖說明66-67
• 5.1.2.2 對準標記67-68
• 5.2 SiC關鍵實驗步驟研究68-74
• 5.2.1 離子注入69-72
• 5.2.2 歐姆接觸72-74
• 5.3 本章小結74-76
• 第六章 結論76-78
• 致謝78-79
• 參考文獻79-84
• 攻讀碩士學位期間取得的成果84-85

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1 謝自力;硅鍺基區(qū)異質結雙極晶體管的研究進展[J];半導體情報;1997年04期

2 陳民;J.魯茲;M.多梅克;H.費爾斯特;H.舒爾澤;梁蘇軍;;具有可控基區(qū)底面空穴注入的新型二極管結構[J];電氣技術;2006年05期

3 哨兵;;索尼公司提出了新型雙極結構[J];半導體情報;1974年11期

4 T.L.Tansley;林文長;;在離子注入—擴散晶體管中的基區(qū)延遲[J];半導體情報;1975年12期

5 吳一清;基區(qū)擴展效應和正偏二次擊穿[J];半導體技術;1983年01期

6 廖小平,魏同立;AlGaAs/GaAs HBT基區(qū)電流的研究[J];東南大學學報;1998年06期

7 金海巖,張利春;雙極器件中硅基區(qū)和鍺硅基區(qū)的禁帶變窄量[J];半導體學報;2001年04期

8 潘駿業(yè);;關于晶體管基區(qū)穿通問題的研究(之一)[J];鄭州大學學報(自然科學版);1975年02期

9 阮剛;硅鍺基區(qū)異質結雙極型晶體管的研究進展[J];電子學報;1993年08期

10 楊茹,李國輝,姬成周,田曉娜,韓德俊,于理科,任永玲,馬本X;全離子注入薄基區(qū)硅晶體管的研究[J];微電子學;2005年01期

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1 張海濤;張斌;;軟恢復二極管新進展——擴散型雙基區(qū)二極管[A];中國電工技術學會電力電子學會第八屆學術年會論文集[C];2002年

2 蘇樹兵;于進勇;劉新宇;劉訓春;王潤梅;徐安懷;齊鳴;;高性能的Be摻雜基區(qū)InP/InGaAs SHBT[A];2005'全國微波毫米波會議論文集（第三冊）[C];2006年

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1 元磊;高性能4H-SiC BJT器件設計及制備技術研究[D];西安電子科技大學;2016年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 施金飛;4H-SiC功率BJT器件特性研究[D];電子科技大學;2016年

2 高樹欽;SiGeC HBT特性分析與建模仿真[D];中國科學技術大學;2009年

3 彭鵬;GaAs基HBT材料的外延生長及其特性研究[D];中國科學院上海冶金研究所;2000年

4 洪武;RSD開通特性的改進研究[D];華中科技大學;2012年

5 張曉朋;基于4H-SiC的緩變基區(qū)BJT外延工藝研究[D];西安電子科技大學;2012年

6 王璐;“薄基區(qū)—緩沖層—透明陽極”RSD換流特性研究[D];華中科技大學;2007年

7 林大松;SiGe HBT建模及模擬技術研究[D];西安電子科技大學;2001年

8 鄧永輝;4H-SiC BJT功率器件結構和特性研究[D];浙江大學;2013年

9 周星寶;InP基含銻（Sb）基區(qū)DHBT器件性能研究[D];浙江工業(yè)大學;2014年

10 付凱;IEC-GCT高溫特性研究[D];西安理工大學;2010年

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本文編號：838774