碳化硅超结肖特基势垒二极管的研究

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tw2008hr
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提高功率器件在耐压,正向导通电阻和开关速度等方面的性能是长期以来功率电子学研究的一个重要方向。但是,这三个主要的性能指标是相互制约的,并不能同时的提高。肖特基势垒二极管作为一种多子器件具有很高的开关速度,但是要做到耐压很高就需要降低漂移区载流子的浓度,从而使正向导通电阻很大。因此,在充分了解了功率器件发展的基础上,借助于硅功率器件中的新技术,将超结(SJ)技术引入SiC功率肖特基势垒二极管中,提出了新型肖特基势垒二极管器件结构,目的在于提高功率器件的各项性能指标。本文对SJ肖特基势垒二极管的结构,原理及特性进行了较为系统的分析,并对可行的工艺流程进行了研究及关键步骤的模拟。主要研究内容如下:首先,对SJ结构的正向导通和反向耐压特性进行了详细的研究。通过理论分析及MEDICI模拟验证,得到了器件特性与器件的几何尺寸,物理参数的关系。特别是由于受实际工艺的限制,本文还对电荷非平衡下的SJ肖特基势垒二极管进行了研究,通过对不同电荷偏差下SJ结构的正向特性及反向特性的分析及模拟验证来说明电荷不平衡对器件性能的影响。这些结果可以为不同工艺条件下SJ器件的研制与开发提供参考与指导。其次,结合Si材料SJ结构的工艺流程和现有的SiC工艺水平,提出了三种可行性较高的工艺流程,并对每种工艺中的关键步骤利用商用软件ATHENA进行了工艺模拟及优化,特别是利用基于蒙特卡罗算法的模拟软件TRIM对器件离子注入参数进行了优化和提取,优化后的工艺流程达到设计要求,为器件的工艺流程提供了方法及参数。综上所述,SiC SJ肖特基势垒二极管是理想的功率器件,本文的研究成果对进一步研究和开发SiC SJ结构器件有一定的参考价值。
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