碳化硅（SiC）作為第三代半導(dǎo)體材料的典型代表,相比前兩代半導(dǎo)體材料,擁有優(yōu)越的材料特性（擊穿電場(chǎng)高、熱導(dǎo)率高、電子飽和速度高,抗輻射能力強(qiáng)）,更適用于制作高溫、高頻、抗輻射的功率器件。近年,隨著功率器件應(yīng)用的發(fā)展,硅基器件因其自身材料的限制,在高電壓,高轉(zhuǎn)換效率和功率密度等方面已無法滿足更高性能的要求,因此使得包括SiC在內(nèi)的第三代半導(dǎo)體成為替代Si基的首選材料。SiC功率MOSFET作為一種重要的功率器件,由于簡(jiǎn)單的柵極驅(qū)動(dòng)電路、高工作頻率、高功率密度以及高轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點(diǎn),目前正逐漸地應(yīng)用在電力電子系統(tǒng)中。雖然近幾年4H-SiC MOSFET國(guó)內(nèi)外研究取得了矚目的進(jìn)展,但是在SiO₂/SiC界面質(zhì)量、柵電壓穩(wěn)定性、高可靠性終端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高可靠歐姆接觸制備工藝和器件更高性能設(shè)計(jì)要求等方面,還存在著問題,制約著4H-SiC MOSFET性能進(jìn)一步提高。本文針對(duì)以上提出的部分問題展開了以下四個(gè)方面的理論和實(shí)驗(yàn)研究,主要的研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新成果如下:1)高遷移率、高可靠性柵氧化層工藝的研究。設(shè)計(jì)了NO/O₂/NO三明治式的氮退火工藝實(shí)驗(yàn),采用此工藝進(jìn)... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

SiC功率器件應(yīng)用領(lǐng)域

4H,6H SiC Si-C 堆垛示意圖堆垛順序會(huì)顯著影響半導(dǎo)體材料的電氣特性，比如 4H-S在三者之間最大(3.26 eV)。目前 4H-SiC 和 6H-SiC 襯底結(jié)構(gòu)相比 6H 擁有更大的帶隙和電子遷移率，是目前電力.1 對(duì)比了幾種半導(dǎo)體材料的關(guān)鍵電氣特性參數(shù)。表1.1 不同半導(dǎo)體材料電氣特性關(guān)鍵參數(shù)[18-20]數(shù) 4H-SiC 6H-SiC GaN GaAs 金剛g(eV) 3.26 3.0 3.44 1.41 5 εs(F/cm) 9.7 9.7 9.0 13.1 5c(MV/cm) 3.0 3.0 3.3 0.4 1 μn(cm2/V·s) 900 380 900 8500 19 vsat(107cm/s) 2.0 2 2.5 2.0 2(W/cm·K) 4.9 4.9 1.1 0.55 2

諶??4H-SiC MOSFETs 柵氧化層新型氮退火工藝的研究31圖3.2 不同的 O 空位和界面陷阱在熱氧化形成的 SiO2/SiC 界面的位置3.2 新型氮退火工藝的研究3.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)方案為了能夠更好的提高界面質(zhì)量，降低界面態(tài)密度，提高器件溝道遷移率和閾值電壓穩(wěn)定性，氮退火工藝仍然需要進(jìn)一步的優(yōu)化和改進(jìn)，傳統(tǒng)的氮退火工藝是在生長(zhǎng)好氧化層后進(jìn)行一次 NO 氣體氛圍的高溫?zé)嵬嘶�，通過高溫使得 NO 氣體擴(kuò)散到SiO2/SiC 界面，使得 O 原子繼續(xù)氧化 SiC，N 原子則和 C 的懸掛鍵結(jié)合，從而達(dá)到鈍化界面的目的。界面氮的引入量會(huì)影響鈍化效果，通常工藝中會(huì)通過控制退火的溫度和時(shí)間來實(shí)現(xiàn)界面氮的引入量

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Low specific contact resistance on epitaxial p-type 4H-SiC with a step-bunching surface[J]. 韓超,張玉明,宋慶文,湯曉燕,張義門,郭輝,王悅湖.  Chinese Physics B. 2015(11)
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博士論文
[1]高性能4H-SiC SBD/JBS器件設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 袁昊.西安電子科技大學(xué) 2017
[2]4H-SiC功率UMOSFETs的設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 宋慶文.西安電子科技大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3402229