1700V 4H-SiCDMOS晶體管的設計與實驗研究.pdf

1、碳化硅（Silicon Carbide）半導體材料憑借臨界擊穿電場高、熱導率高、熱載流子飽和漂移速度高、抗輻照能力強等特點，已經成為國際功率半導體領域的研究熱點。與 Si基功率器件相比，SiC功率半導體器件及模塊不僅功率更大，而且開關損耗和系統(tǒng)體積也降低一半以上。國內在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。本文立足于國內科研單位的工藝平臺，設計優(yōu)化了擊穿電壓1700V4H-SiC DMOS晶體管結構

2、參數(shù)，繪制了器件版圖，并進行了流片實驗驗證和測試分析，為后續(xù)國內1700V SiC DMOS晶體管的應用研究提供了理論支持和技術指導。
　　本論文首先利用半導體二維數(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元胞結構參數(shù)進行設計，折衷優(yōu)化柵氧化層厚度、JFET寬度、溝道長度和P_base區(qū)濃度等器件結構參數(shù)對擊穿電壓、閾值電壓和導通電阻的影響。其次在確定元胞參數(shù)后，考慮到曲率效應，

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，針對高電場應力下SiC DMOS器件的柵介質容易發(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隧穿效應的基于SiO2和HfO2等高K材料組成的SiC MOS復合柵結構。
　　接下來本文對經過1300℃高溫氧化并在NO氣體中退火的4H-SiC MOS電容界面特性進行研究。測試結果表明，高溫氧化后NO退火能夠降低SiO2/SiC界面態(tài)密度，而