SiC MOSFET的結(jié)構(gòu)設(shè)計和動態(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、高熱導(dǎo)率和高載流子飽和漂移速度等優(yōu)良特點，能滿足更惡劣環(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器件功率大且開關(guān)損耗低，正逐步應(yīng)用于光伏發(fā)電、新能源汽車以及機(jī)車牽引等新興領(lǐng)域。本文基于Silvaco平臺的Atlas軟件對高壓4H-SiC MOSFET器件進(jìn)行了仿真優(yōu)化設(shè)計，并對流片得到的樣品進(jìn)行了測試分析。
　　本研究首先對1700V SiC

2、 MOSFET器件的Pbase區(qū)摻雜分布、柵氧化層厚度、溝道區(qū)長度以及JFET區(qū)寬度對器件各電學(xué)參數(shù)的影響進(jìn)行了仿真工作和優(yōu)化設(shè)計，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)。接下來對器件的終端結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，包括場板終端結(jié)構(gòu)和場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)。在場板終端結(jié)構(gòu)中，主要開展了場板長度以及氧化層厚度對擊穿電壓和電場分布影響的研究；對于場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)，研究了場限環(huán)環(huán)間距和環(huán)寬對擊穿電壓的影響，包括均勻間

3、距場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)和緩變間距場限環(huán)終端結(jié)構(gòu)。其次，仿真研究了SiC MOSFET器件的開關(guān)特性，包括負(fù)載電流IL和柵串聯(lián)電阻Rg對開關(guān)特性的影響。最后結(jié)合國內(nèi)的SiC器件制造工藝平臺，設(shè)計了相關(guān)的工藝流程并進(jìn)行了流片實驗研究和測試分析。SiC MOSFET封裝器件的直流特性測試結(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，對SiC MOSFET器件的動態(tài)特性也進(jìn)行了測試分析，主要包括寄生電容、開關(guān)特