4H-SiC高压肖特基二极管及结终端技术研究

作     者：宋庆文 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张玉明

授予年度：2010年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：4H-SiC SBD 结终端 击穿特性 解析模型 工艺 

摘      要：碳化硅（SiC）是近十几年来迅速发展起来的第三代半导体材料之一。与传统半导体材料Ge,Si以及GaAs相比,SiC以其优良的物理化学特性和电学特性成为制造高温、大功率、高频微波及抗辐照电子器件的理想材料。在高频电路和微波领域,具有高功率、高温及高可靠性的4H-SiC肖特基二极管（SBD）具有广阔的应用前景。 为了改善4H-SiC SBD的反向阻断特性,提高器件的击穿电压,本文利用器件数值仿真工具对结终端扩展（JTE）结构的4H-SiCSBD的击穿特性进行了研究,分析了击穿电压与结构参数的关系,给出了优化的器件结构参数,提出了一种优化设计该类器件的方法。针对严重影响4H-SiCSBD击穿特性的表面电场和电势分布,通过求解二维泊松方程,建立了一个精确且简化的JTE结构的4H-SiC SBD的表面场分布解析模型,该模型计算结果与器件数值仿真结果基本一致,为碳化硅功率器件的JTE终端设计提供了理论基础。 为了比较各种终端结构提高4H-SiCSBD击穿的电压效率,本文最后设计了4H-SiC SBD的工艺实验方案,分析了该类器件制造中的材料和关键工艺,结合国内现有的碳化硅的工艺水平,设计了具有不同终端结构的器件的版图图形和主要的工艺流程并进行了初步流片。