SiGeC-Si功率二極管新結(jié)構(gòu)的研究與特性分析.pdf

1、傳統(tǒng)的Sip-i-n功率二極管由于其材料特性的局限性,很難適應(yīng)高頻化電力電子電路對功率二極管低通態(tài)壓降、較小的反向漏電流以及快而軟的反向恢復(fù)特性的要求。SiGe材料因其載流子遷移率高、能帶可調(diào)等優(yōu)點受到廣泛關(guān)注,但是SiGe合金中較大的應(yīng)變能影響了材料的性能和使用范圍。于是出現(xiàn)了SiGeC合金材料,利用C的補償作用緩解SiGe合金中的應(yīng)變,增加材料臨界厚度,提高器件特性。本文將SiGeC技術(shù)應(yīng)用于功率半導(dǎo)體器件的特性改進,提出了一種p+

2、(SiGeC)-n--n+異質(zhì)結(jié)功率二極管結(jié)構(gòu)。在分析SiGeC合金材料物理特性的基礎(chǔ)上,給出了該結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵物理參數(shù)模型,并在此基礎(chǔ)上利用MEDICI模擬、對比分析了C的引入對器件各種電特性的影響。結(jié)果表明:在SiGe/Si功率二極管中加入少量的C,在基本不影響器件正向I-V特性和反向恢復(fù)特性的前提下,大大減少了器件的反向漏電流; C的加入還減小了器件特性對材料臨界厚度的依賴性,提高了器件穩(wěn)定性。另外,本文還提出了兩種快速軟恢復(fù)SiGe

3、C/Si異質(zhì)結(jié)二極管新結(jié)構(gòu):理想歐姆接觸型和n-區(qū)漸變摻雜理想歐姆接觸型。模擬結(jié)果表明:在第一種新結(jié)構(gòu)中,器件的反向恢復(fù)特性大大改善,恢復(fù)時間明顯縮短,軟度因子顯著提高,反向峰值電流也有不同程度的降低,但其缺點是,在改善反向恢復(fù)特性的同時會使器件的通態(tài)特性和反向阻斷特性變差;而第二種新結(jié)構(gòu)不僅具有快而軟的反向恢復(fù)特性,而且n-區(qū)中三層漸變摻雜的引入使器件的反向阻斷電壓增加了將近一倍,正向通態(tài)壓降也有所降低,很好的實現(xiàn)了功率二極管中Qs-