帶隔離層和場(chǎng)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(chǎng)、高熱導(dǎo)率、高載流子飽和漂移速度等特點(diǎn)，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(gè)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(wèn)題，尤其是當(dāng)器件工作在高頻時(shí)，由于高密度界面態(tài)所需的大的充放電時(shí)間，使得溝道電流的開(kāi)關(guān)速度跟不上柵極輸入信號(hào)的變化，從而導(dǎo)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(duì)于這些問(wèn)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(diǎn)、SiC MESFET的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)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(duì)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(yīng)，同時(shí)改善器件功率特性，論文中提出了同時(shí)具有隔離層和場(chǎng)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(duì)器件的影響。溝道厚度增大時(shí)，器件閾值電壓、漏電流和擊穿電壓都會(huì)增加，但是過(guò)大的溝道厚度會(huì)導(dǎo)致短溝道效應(yīng)；溝道濃度增加時(shí)，器件的閾值電壓、漏電流會(huì)增加，但是擊穿電壓會(huì)相應(yīng)減少；根據(jù)RESURF條件，當(dāng)溝道濃度為1.5×1017cm-3時(shí)可以得到最大擊穿電