4H-SiC沟槽结势垒二极管研制
浅析高温Ti4H—SiC肖特基势垒二极管的特性
浅析高温Ti4H—SiC肖特基势垒二极管的特性【摘要】SiC是新一代高温、高频、大功率和抗辐照半导体器件和集成电路的半导体材料，具有高击穿电场、高饱和电子漂移速率、高热导率及抗辐照能力强等一系列优点肖特基势垒二极管是实现各种SiC器件的基础，因此对SiC肖特基势垒二极管高温特性的研究具有十分重要的理论和实际意义。
【关键词】碳化硅；肖特基势垒二极管；伏安特性；热电子发射理论第三代宽带隙半导体材料SiC特别适合制作高压、高温、高功率、耐辐照等半导体器件，使得其在航空航天综合工程、核动力工程、矿物开采与加工、化学工业、汽车制造业等领域有着广泛的应用前景。
近年来，SiC器件在高温特性研究和应用方面都取得了很大的进展。
目前，对高于550K的肖特基二极管的特性未见报道，而550K的温度远远不能满足目前对极端电子器件的要求，也没有发挥SiC的优势[1～3]，需要我们进行进一步的研究探索。
1.肖特基二极管的器件结构主要工艺流程是：（1）制备样片，超声清洗晶片，之后用1号、2号洗液清洗，再用高纯冷热去离子水冲洗。
（2）有源区厚氧化，光刻，离子注入三价金属（Al，B）形成p型掺杂区，1650℃真空退火。
（3）衬底在高真空中电子束蒸发厚度为1.2Lm的Ti、Ni、Ag合金，在氩气保护下950℃退火，形成欧姆接触。
（4）有源区光刻，外延层在高真空电子束蒸发厚度为1Lm的Ni（Ti），在氩气保护下650℃退火，形成肖特基接触，在Ni（Ti）上蒸Au作为加厚及防氧化保护层。
（5）反刻Ni（Ti）、Au，划片，烧结，压焊，封装和测试。
2.实验结果与分析2.1 实验2.2 实验结果SiC材料具有很宽的禁带宽度（4H-SiC的禁带宽度Eg=3.26eV），决定了其器件具有良好的温度特性，能够在很宽的温度区间范围正常工作。
由于封装技术限制，我们对SDT06S60器件做了宽温区（-100～500℃）的温度特性研究，对实验室研制的Ti肖特基势垒二极管和Ni肖特基势垒二极管做了从室温（20℃）到320℃温度范围的温度特性研究。
以4H-SiC为材料 的P-i-n型二极管的静态和暂态行为的探讨
以4H-SiC为材料的P-i-n型二极管的静态和暂态行为的探讨摘要：我们进行了稳态和关断开关的铝注入4H-SiC的P-i-n型二极管专为高电流密度运行特点的实验研究，并得出了在298-523K的温度范围内数值模拟的平均数值。
该二极管为圆形结构，直径为350毫米，其正极区与铝深度峰值在6×1019cm-3的表面分布。
轮廓边缘和结深度分别位于0.2 毫米和1.35毫米处。
在室温下测得的正向电流密度接近370A/cm2在5V的电压条件下，与理想因子相比总是小于2的高电流注入或设备系前电阻成为占主导地位。
瞬态分析表明，该二极管在高速，高功率应用的巨大潜力应用，特别是在高温下，具有非常低的关断恢复时间（< 80纳秒）在整个范内经常测试条件。
该模拟结果相匹配的实验数据显示，该开关性能的主要原因是穷人少数载流子寿命估计为15ns的这些植入设备。
1 介绍碳化硅（SiC）已被确定为宽禁带材料，由于其更高的击穿电压，导热性，开关频率和效率[1,2]，使得其有更好的性能。
关于SiC设备高功率，高温，高频率，高电压开关的应用越来越多的研究[3-7]。
例如，短漂移区扫描不会降低阻断电压，因为利用极高的击穿电场，导致了一个更小的导通电压降，因而也减少了器件的开关损耗。
此外，更高的功率密度导致自发热也是不太重要的，在装置操作的外部外部实际上也会受影响限制，例如互联和包装问题。
碳化硅存在许多不同的晶体结构，现如今生产的主要为更宽的带隙能量，以及3.26电子伏特的4H型，而其优越的载波的流动性特别适用于垂直设备。
当然，由高纯度的可用性和设置无缺陷的大面积外延层以及连续在制造工艺的技术改进在大幅度的推动着SiC器件的应用研究[ 8-10 ] 。
顺便说一下，两个最重要的平比硅更深，因此，这些不完全电离在室温下进行[ 11-13 ] 。
它是众所周知，Al（Si取代）和N（C取代）是最常见的施主和受主杂质的碳化硅，离子注入是用于选择性掺杂的最可行的技术，这是由于扩散系数掺杂剂一般很低。
4H-SiC PiN二极管开关特性研究的开题报告
4H-SiC PiN二极管开关特性研究的开题报告一、研究背景随着电力电子技术的发展和应用领域的不断扩大，如能源、交通、信息通信等领域的需求，对高性能、高速、大电流、高温等条件下工作的开关器件的需求越来越迫切。
其中，4H-SiC PiN二极管作为高性能开关器件之一，它具有较高的电压电流特性、抗射频干扰性能和抗辐照能力等特点，逐渐成为研究的热点。
二、研究目的本文旨在研究4H-SiC PiN二极管的开关特性，探索其在高性能开关器件中的应用，并进一步改进其性能。
三、研究方法本文采用理论计算和实验测量相结合的方法，通过建立4H-SiC PiN 二极管的物理模型，使用PSPICE软件模拟其开关特性，并在实验室中对其进行电学性能测试和结构分析。
通过比对模拟和实验数据，评估4H-SiC PiN二极管的可靠性和性能指标，并提出进一步优化设计的建议。
四、研究内容1.建立4H-SiC PiN二极管的物理性质模型，包括管子结构、管子参数、材料参数等；2.使用PSPICE软件对4H-SiC PiN二极管进行电路仿真，得到其开关特性参数；3.在实验室中对4H-SiC PiN二极管进行电学性能测试和结构分析，并记录实验数据；4.比对模拟和实验数据，评估4H-SiC PiN二极管的可靠性和性能指标；5.提出进一步优化设计的建议。
五、研究预期结果通过本文的研究，预期可以获得以下结果：1.建立4H-SiC PiN二极管的物理性质模型，并分析其结构、材料参数，有助于深入了解其性能；2.使用PSPICE仿真软件模拟4H-SiC PiN二极管的开关特性，得到性能参数，并与实验数据进行比对，评估其性能指标；3.得出4H-SiC PiN二极管的开关特性，并提出进一步改进优化的建议，推动其在高性能开关器件中的应用。
六、研究意义本文的研究有以下丰富意义：1.深入了解4H-SiC PiN二极管的物理性质，为后续相关研究提供理论支撑；2.研究4H-SiC PiN二极管的开关特性，探索其在高性能开关器件中的应用，有助于推进电力电子技术的发展；3.提出进一步优化设计的建议，为4H-SiC PiN二极管的性能提升和应用拓展提供参考。
4H-SiC TPJBS二极管器件结构和器件仿真
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功 率 开 关 二 极 管 大 致 有 ３种 ：ｉ 二 极 管 、 ＰＮ 肖
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ＳＣ是 一 种 宽 禁 带 半 导 体 。 有 宽 带 隙 、 饱 ｉ 具 高 和 漂 移速 度 、 临 界 击 穿 电场 、 热 导 率 等 优 越 性 高 高
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１ 引 言 随 着 功 率 系 统 对 功 率 器 件 的要 求 越 来 越 高 。
SiC肖特基二极管调查报告
SiC结势垒肖特基二极管总结报告何东（B140900200）肖凡（B140900208）于佳琪（B140900204）一、SiC JBS器件的发展现状1. 宽禁带半导体材料的优势当前，随着微电子器件向低功耗、高耐压、高可靠性方向的发展，对半导体材料的要求也逐渐提高。
微电子器件越来越多的应用在高温、高辐照、高频和大功率等特殊环境。
为了满足微电子器件在耐高温和抗辐照等领域的应用，需要研发新的半导体材料，从而最大限度地提高微电子器件性能。
传统的硅器件和砷化镓器件限制了装置和系统性能的提高。
以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表的第三代半导体材料，由于材料本身的宽禁带宽度和高临界击穿电场等优点成为制作耐高温、高功率和抗辐照等电子器件的理想的半导体材料[1]。
目前研究的SiC基器件有高温和功率SiC器件、微波和高频SiC器件、SiC光电器件、抗辐照器件等[2]。
SiC材料的临界击穿场强是Si材料的10倍，SiC的禁带宽度和热导率均是Si材料的3倍，本征载流子的浓度也只有硅材料的十分之一。
这些优异的物理特性使SiC材料制成的半导体功率器件在高频、高温、大功率及高辐照等环境下有很高的优势。
SiC在不同的环境下能形成不同的晶体结构，现在常用的有3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC三种晶体结构。
4H-SiC材料以其较高的禁带宽度和空穴迁移率，较低的本征载流子浓度成为制造半导体器件的主流材料[3-4]。
具备以上优异的物理特性的4H-SiC材料主要有以下应用：（1）利用其优异的热导率特性，在器件封装及温度方面的要求低，4H-SiC 器件适合应用在卫星、航空和航天探测、石油以及地热钻井探测、汽车发动机等需要耐高温的环境中。
（2）利用其宽禁带宽度和高化学稳定性，在高频和抗辐照等领域，4H-SiC 器件具有不可替代的作用，因为它可以抵御强大的射线辐射，在核战或强电磁干扰中的耐受能力远远超过硅基器件。
（3）利用其高的饱和速度和临界击穿场强，4H-SiC是1～10 GHz范围的大功率微波放大器的理想应用材料，高频和微波4H-SiC器件在军用雷达、通信和广播电视等领域具有很好的应用前景。
4H-SiC浮结型肖特基势垒二极管的数值模拟
4H-SiC浮结型肖特基势垒二极管的数值模拟曹琳1），蒲红斌，周少将，胡永涛西安理工大学自动化系，西安7100481) Email：cl_zhifang@摘要本文采用数值模拟的方法对4H-SiC浮结肖特基势垒二极管的静态及动态特性进行了研究。
该器件可以在保证高的反向耐压的同时使正向导通电阻最小化，较好的解决了常规器件正向导通电阻和反向耐压间的矛盾。
模拟结果表明，相同条件下增加浮结使得击穿电压由2800V增加到4000V。
反向恢复特性表明器件具有软恢复特性，软度因子为0.949。
关键词碳化硅浮结肖特基势垒二极管软度因子1．引言随着3C、6H、4H-SiC体材料生长及外延技术的成熟，人们对SiC器件的研究和开发逐渐进入实用化阶段。
由于高压下碳化硅的肖特基势垒比硅薄，进一步提高碳化硅肖特基势垒二极管的阻断电压就会受到隧穿势垒的反向漏电流的限制。
计算可知，对于一个高度为1eV的SiC肖特基势垒与SiC临界击穿电场3MV/cm相对应的最高击穿电压下的势垒宽度只有3nm左右，这正好是发生电子隧穿的典型宽度。
为了充分发挥碳化硅临界击穿电场强度高的优势，可采用pn结肖特基势垒复合结构（JBS或MPS）来排除隧穿电流对实现最高阻断电压的限制。
随着SiC肖特基势垒二极管（SBD）的深入研究，要求我们在不牺牲阻断电压的同时，使正向导通电阻最小化，这就需要打破常规意义下肖特基二极管的设计思路。
近年来,基于电荷补偿原理提出的超结结构被不断提出并实现，对于超结型肖特基势垒二极管研究，1000V Si基器件已有报道[1]，应用超结结构的典型产品是1998年德国西门子的英飞凌( Infineon) 公司推出的COOLMOS TM器件。
涉足SiC基肖特基势垒二极管研究，仅有美国Rensselaer理工研究所的T. Paul Chow和美国Rutgers大学的K.Sheng两个研究小组[2]，且主要工作集中于器件结构模拟方面。
由于超结结构工艺实现比较困难[3-4]，电荷补偿型器件要求电荷平衡，否则效果不尽人意，因而至今为止未见涉足SiC器件工艺方面的研究报道。
高性能4H-SiC IGBT器件设计与制备技术研究
高性能4H-SiC IGBT器件设计与制备技术研究高性能4H-SiC IGBT器件设计与制备技术研究摘要：随着功率电子器件在领域中的广泛应用，高性能与高功率密度的要求对开关器件的设计与制备技术提出了更高的要求。
本文通过研究高性能4H-SiC IGBT器件的设计与制备技术，旨在提出一种能够满足高功率密度要求的新型开关器件。
引言：功率电子器件在能源转换、电动汽车、轨道交通等领域具有广泛的应用前景。
然而，传统的硅基功率器件在高温、高电压和高频率环境下的性能限制了其进一步的应用拓展。
为了满足高性能和高功率密度的需求，研究人员开始关注SiC材料，并探索了4H-SiC IGBT器件的设计与制备技术。
一、4H-SiC材料的特性及应用前景4H-SiC材料具有许多优异的特性，如高电子饱和速度、较大电子迁移率、高电热导率和宽禁带宽度等，使其成为理想的高功率密度器件材料。
与传统硅基器件相比，4H-SiC器件具有更低的开关损耗和更高的工作温度能力，有望满足高功率密度和高温要求。
因此，4H-SiC材料在高速列车、电动汽车和风电等领域具有较好的应用潜力。
二、4H-SiC IGBT器件的基本结构和工作原理4H-SiC IGBT器件由P型衬底、N型埋藏层、P型再衬底、P型基区、N型漏结区域及金属电极组成。
当施加正向电压时，通过向N型埋藏层注入大量电子，使得P型再衬底、P型基区与N型漏结区形成PN结。
当施加负向电压时，PN结处于截止状态。
在导电状态下，通过P型基区的注入负载，实现将电流从漏结区到基区，从而实现4H-SiC IGBT器件的开启和关闭。
三、高性能4H-SiC IGBT器件的设计与优化（一）优化器件结构：通过调整器件结构的参数，如掺杂浓度、厚度等，来改善器件的性能。
优化后的4H-SiC IGBT器件具有更低的导通电阻和更高的截止电压。
（二）优化材料特性：选择合适的4H-SiC材料，通过优化沉积和退火工艺，来改善电子迁移率和载流子浓度，从而提高器件的性能。