大電流SiC MOSFET器件關(guān)鍵技術(shù)與器件研究.pdf

1、碳化硅（SiC）優(yōu)良的材料特性，使其十分適用于制作大功率高速的開關(guān)器件，例如金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFETs）。目前國內(nèi)諸多研究小組已經(jīng)展開了SiC MOSFETs的研制，然而國內(nèi)研制的這批器件正向電流特性普遍較差。本文立足于國內(nèi)碳化硅工藝實驗平臺，開展高壓大電流SiC MOSFETs晶體管的結(jié)構(gòu)設(shè)計和關(guān)鍵工藝技術(shù)研究。
　　本研究首先利用Silvaco仿真軟件對SiC MOSFETs器件的元胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真設(shè)計，主

2、要通過設(shè)計優(yōu)化影響導(dǎo)通器件電阻的相關(guān)參數(shù)，在最優(yōu)化正向電流特性的同時滿足耐壓要求且避免產(chǎn)生寄生效應(yīng)；之后為滿足制作工藝的需求對器件終端結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新設(shè)計優(yōu)化。其次開展了大電流SiC MOSFETs晶體管關(guān)鍵工藝實驗研究，主要包括：滿足短溝道制作需求的SiC MOSFETs自對準(zhǔn)工藝；為降低降低源接觸電阻，開發(fā)出基于Ni金屬的碳化硅P/N型歐姆合金工藝；為減少SiC/SiO2界面態(tài)密度，摸索了將干法氧化和濕法氧化相結(jié)合的柵氧化工藝；為增強(qiáng)

3、 SiC MOSFETs柵ESD保護(hù)，設(shè)計并實驗驗證了工藝兼容的多晶硅二極管ESD結(jié)構(gòu)。最后整合成熟的制作工藝，開展了大電流1200V4H-SiC MOSFETs晶體管的流片實驗。實驗樣品測試結(jié)果表明：采用非自對準(zhǔn)工藝制作的器件正向電流26A@VGS=20V；采用自對準(zhǔn)工藝制作的器件正向電流34A@VGS=20V。同時，利用研制的橫向SiC MOSFETs晶體管提取了器件的反型層溝道遷移率，遷移率約為20 cm2/V·s?；趪鴥?nèi)的Si