论文摘要
由于碳化硅材料具有高击穿电场、高热导率、高电流密度、大禁带宽度、强抗辐射性等优良的性能,使碳化硅功率器件适用于大功率、高温度、高辐射等极端环境,因此碳化硅功率半导体器件成为功率半导体器件研究领域的重要研究方向。本文采用迁移率较高的4H-SiC作为器件材料,设计了两种碳化硅功率UMOSFET,即碳化硅GE-UMOSFET和碳化硅GE-ACCUFET。利用Silvaco软件对这两种器件的结构和性能进行结构仿真。论文给出了两种器件的基本结构,并分别对器件的电学性能和内部结构参数对器件的影响进行了分析。这两种器件结构有效的改善了器件的性能,具体研究内容如下：（1）研究了一种碳化硅功率GE-UMOSFET器件。本文将碳化硅GE-UMOSFET器件和普通UMOSFET器件进行对比,研究碳化硅GE-UMOSFET结构对器件性能的改善作用。由于器件增强栅对器件漂移区具有调制作用,是改善器件导通电阻的关键。因此本文对器件的增强栅的H、D（增强栅距离衬底的高度）、α（增强栅中多晶硅电极底部倾角）以及tox.a（增强栅底部的氧化层厚度）等参数等进行了仿真,研究参数变化对器件性能的影响。通过对器件栅电荷的分析来研究器件的开关特性。通过对器件在不同温度下性能的变化来研究器件的温度特性。另外本文对器件的工艺流程也做了简要的介绍。（2）提出可降低器件导通电阻的碳化硅GE-ACCUFET结构。本文设计了击穿电压近似相等的碳化硅GE-ACCUFET和碳化硅GE-UMOSFET以及普通碳化硅ACCUFET三种器件,对这三种器件的导通电阻进行仿真,结果表明碳化硅GE-ACCUFET的导通电阻比另外两种器件有很大的改善。由于碳化硅功率GE-ACCUFET器件的增强栅对器件的低导通电阻有很大的贡献,因此本文对碳化硅GE-ACCUFET的增强栅部分结构参数变化对器件电学性能的影响也进行了研究。本文对三种器件的栅电荷特性做了对比研究,结果表明三种器件中ACCUFET的开关性能最好。通过对器件在不同温度下的性能变化来研究器件的温度特性,并研究器件电学性能随温度变化的机理。另外,本文简要介绍了器件的工艺流程。
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相关论文文献
- [1].应变Si/SiGe沟道功率UMOSFET的模拟分析[J]. 固体电子学研究与进展 2010(01)
- [2].UMOSFET功率器件漏电失效分析及工艺改善[J]. 半导体技术 2018(08)