碳化硅材料是一種具有高熱導(dǎo)率、寬禁帶、耐高溫以及抗輻射能力強(qiáng)的半導(dǎo)體材料,近幾年由于它優(yōu)良的特性而受到國際社會的廣泛關(guān)注,其在現(xiàn)代軍事電子通訊系統(tǒng)、航天系統(tǒng)、電磁武器系統(tǒng)、高性能的雷達(dá)系統(tǒng)以及高鐵牽引設(shè)備等國防和民用領(lǐng)域都有著巨大的應(yīng)用前景。絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）同時擁有金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）電壓控制和雙極性晶體管（BJT）飽和電流密度大的特點而發(fā)展成為當(dāng)前最有競爭力的電子器件,它可以實現(xiàn)較低的導(dǎo)通壓降;同時對于SiC IGBT器件來說,其關(guān)斷損耗占據(jù)了功率損耗的絕大部分,通態(tài)特性和關(guān)斷特性的折中問題一直都是器件設(shè)計時需要考慮的一個關(guān)鍵問題。針對這一問題,本文在傳統(tǒng)溝槽型SiC IGBT結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,主要進(jìn)行了以下工作:1、提出了階梯型集電極異質(zhì)結(jié)IGBT結(jié)構(gòu)（SCH-IGBT）,其特征是將P+集電區(qū)深入到N-漂移區(qū),同時引入了p-poly/p-SiC異質(zhì)結(jié),這樣器件正常導(dǎo)通時,深入到N-漂移區(qū)中的P+區(qū)可以維持器件的導(dǎo)通特性,同時異質(zhì)結(jié)的存在又為電子的泄放提供了額外的低阻通路。仿真結(jié)果表明,在擊穿電壓一致的前提下,改進(jìn)結(jié)構(gòu)的關(guān)斷損耗提升了60.6%,同時... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

平面型p-IGBT結(jié)構(gòu)圖[11]

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1.1平面型p-IGBT結(jié)構(gòu)圖[11]2009年，Y.Sui等人設(shè)計并制造了擊穿電壓為20KV的p-IGBT[12]。經(jīng)過實際測試發(fā)現(xiàn)，在室溫和175℃下，p溝道IGBT器件的最大電流分別是同溫度下DMOSFET器件的1.2和2.1倍。2012年，Sei-HyungRyu團(tuán)隊將電場截止層引入了器件的集電極，通過精確控制其雜質(zhì)摻雜濃度和厚度來控制集電極一側(cè)的載流子注入，最終獲得了擊穿電壓為15KV并且導(dǎo)通電阻為24mΩ.cm2的器件，器件結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。圖1.2穿通型p-IGBT結(jié)構(gòu)圖[13]2013年，S.Katakami等人設(shè)計并制造了超高壓(＞10KV)的p溝道IGBT器件，器件結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。通過在器件內(nèi)部引入n型埋層并在柵極氧化工藝中增加額外的濕氧氧化退火，從而實現(xiàn)了高達(dá)13.5cm2/Vs的溝道遷移率。在200℃及柵壓為-20V時，器件的差分比導(dǎo)通電阻為24mΩcm2;室溫25℃下，器件的阻斷電壓為10.2KV，相對應(yīng)的泄漏電流為1.0μA/cm2。

改進(jìn)的p-IGBT[14]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]氧化后退火技術(shù)對SiO2/4H-SiC界面態(tài)密度的影響[J]. 楊濤濤,韓軍,林文魁,曾春紅,張璇,孫玉華,張寶順,鞠濤.  半導(dǎo)體技術(shù). 2018(01)

博士論文
[1]4H-SiC同質(zhì)外延薄膜及其高壓肖特基二極管器件研究[D]. 張發(fā)生.湖南大學(xué) 2010

碩士論文
[1]15kV碳化硅基功率IGBT器件設(shè)計[D]. 周遷.東南大學(xué) 2017
[2]新型SiC溝槽IGBT的模擬研究[D]. 王輝.西安電子科技大學(xué) 2015
[3]4H-SiC MOSFET器件設(shè)計與工藝[D]. 霍瑞彬.西安電子科技大學(xué) 2014
[4]4H-SiC功率MOSFET特性研究與器件模擬[D]. 侯峰波.西安電子科技大學(xué) 2010



本文編號：3217415