1700V 4H-SiCDMOS晶體管的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、碳化硅（Silicon Carbide）半導(dǎo)體材料憑借臨界擊穿電場高、熱導(dǎo)率高、熱載流子飽和漂移速度高、抗輻照能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已經(jīng)成為國際功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。與 Si基功率器件相比，SiC功率半導(dǎo)體器件及模塊不僅功率更大，而且開關(guān)損耗和系統(tǒng)體積也降低一半以上。國內(nèi)在SiC MOSFET功率器件的研究方面才剛剛起步，與國際水平差距還比較顯著。本文立足于國內(nèi)科研單位的工藝平臺，設(shè)計(jì)優(yōu)化了擊穿電壓1700V4H-SiC DMOS晶體管結(jié)構(gòu)

2、參數(shù)，繪制了器件版圖，并進(jìn)行了流片實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和測試分析，為后續(xù)國內(nèi)1700V SiC DMOS晶體管的應(yīng)用研究提供了理論支持和技術(shù)指導(dǎo)。
　　本論文首先利用半導(dǎo)體二維數(shù)值分析軟件Silvaco的器件模擬模塊Atlas對擊穿電壓1700V的4H-SiC DMOS元胞結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，折衷優(yōu)化柵氧化層厚度、JFET寬度、溝道長度和P_base區(qū)濃度等器件結(jié)構(gòu)參數(shù)對擊穿電壓、閾值電壓和導(dǎo)通電阻的影響。其次在確定元胞參數(shù)后，考慮到曲率效應(yīng)，

3、分別研究了場板終端、單步刻蝕型 JTE終端和場限環(huán)終端對器件擊穿電壓的影響。此外，針對高電場應(yīng)力下SiC DMOS器件的柵介質(zhì)容易發(fā)生FN隧穿，從而降低器件可靠性的問題，研究了一種降低FN隧穿效應(yīng)的基于SiO2和HfO2等高K材料組成的SiC MOS復(fù)合柵結(jié)構(gòu)。
　　接下來本文對經(jīng)過1300℃高溫氧化并在NO氣體中退火的4H-SiC MOS電容界面特性進(jìn)行研究。測試結(jié)果表明，高溫氧化后NO退火能夠降低SiO2/SiC界面態(tài)密度，而