论文摘要
SiC材料具有宽禁带、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度等优良特性,这些特性决定了它在高温、大功率、高频和抗辐照等方面的有着广泛的应用前景。但是SiC MOS器件由于受SiO2/SiC界面处高浓度的界面态的影响, MOS器件反型层中的电子迁移率很低。为此,本文研究了4H-SiC埋沟MOSFET,这是一种新型结构的MOSFET,它把导电沟道从表面移到体内,可以大大减小界面态对沟道载流子迁移率的影响。论文分析了埋沟MOSFET的基本工作模式,并且给出了各模式下的电流电压特性。然后以4H-SiC材料特性参数为基础,建立了4H-SiC埋沟MOSFET的直流分析模型。在直流分析的基础上,利用正弦稳态分析的方法对4H-SiC埋沟MOSFET的高频小信号特性进行了模拟,并与常规MOSFET进行对比,模拟结果显示了埋沟MOSFET在高频应用中的优越性。接着分析了不同偏置条件和各种结构参数对4H-SiC埋沟MOSFET截止频率的影响,以及它们取值时必须考虑的制约因素。另外,界面态和温度对4H-SiC埋沟MOSFET的影响也将会单独进行讨论。最后介绍了4H-SiC埋沟MOSFET研制的工艺流程以及关键工艺步骤,从测试结果看出器件性能良好。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 SiC 材料的优势和研究意义1.2 SiC MOSFET 的研究进展以及目前存在的问题1.3 SiC 埋沟MOSFET 的发展现状1.4 本文的主要工作第二章 4H-SiC 埋沟 MOSFET 基本模型和工作机理2.1 埋沟MOSFET 的工作机理2.2 4H-SiC 埋沟MOSFET 的基本模型2.2.1 漂移－扩散模型2.2.2 迁移率模型2.2.3 不完全电离模型2.2.4 数值计算方法的选择2.3 4H-SiC 埋沟MOSFET 直流特性的模拟2.4 本章小结第三章 4H-SiC 埋沟 MOSFET 的高频小信号特性研究3.1 高频小信号分析方法3.1.1 小信号正弦稳态分析方法3.1.2 高频增益参数描述3.2 4H-SiC 埋沟MOSFET 与常规MOSFET 的增益对比3.2.1 4H-SiC 埋沟MOSFET 的Y 参数3.2.2 4H-SiC 埋沟MOSFET 和常规MOSFET 的对比3.3 本章小结T的分析'>第四章 影响4H-SiC 埋沟 MOSFET 截止频率fT的分析T 的影响'>4.1 直流偏置对截止频率fT的影响4.1.1 栅极电压的影响4.1.2 漏极电压的影响T 的影响'>4.2 结构参数对4H-SiC 埋沟MOSFET 截止频率fT的影响4.2.1 栅极设计G'>4.2.2 栅长LGi'>4.2.3 沟道深度xi4.2.4 掺杂浓度对截止频率的影响4.3 界面态对4H-SiC 埋沟MOSFET 的影响4.3.1 界面态在禁带中的分布4.3.2 界面态对直流特性的影响4.3.3 界面态对截止频率的影响4.4 温度对4H-SiC 埋沟MOSFET 的影响4.5 本章小结第五章 4H-SiC 埋沟 MOSFET 的实验研究5.1 实验材料参数及版图5.2 关键工艺5.2.1 源漏离子注入和埋沟注入的实验设计5.2.2 氧化工艺设计5.2.3 欧姆接触工艺设计5.3 4H-SiC 埋沟MOSFET 测试结果及分析5.3.1 转移特性和跨导5.3.2 输出特性5.4 本章小结第六章 结束语致谢参考文献研究成果附录
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