超高压碳化硅MOSFET晶体管及其特性研究

发布时间：2023-02-14 19:44

　　随着半导体行业发展,硅基器件越来越接近其材料性能极限,而不能满足越来越高的功率密度和高频高压工作需求。第三代宽禁带碳化硅材料因其禁带宽、临界击穿电场强度高、热导率大、电子饱和漂移速度高等优势而成为高温、高压、高频、辐照等领域的主流功率半导体材料。SiC MOSFET器件因其输入阻抗高、温度稳定性好、安全工作区大等优点,特别是在高频高压领域更是优势明显,广泛应用于固态变压器、轨道交通、智能电网、高压传输等,逐渐成为国内外的研究热点。目前中低压SiC MOSFET器件已陆续商业化量产,高压SiC MOSFET器件研究也逐渐趋于成熟,因此不少研究团队开始向超高压SiC MOSFET器件研究领域迈进。基于这种发展趋势,本文旨在开展10kV SiC MOSFET器件设计优化研究,利用Silvaco TCAD半导体数值分析平台对器件的转移特性、输出特性、阻断特性、电容特性、栅电荷特性和开关特性等进行了较系统的仿真优化设计,并基于国内碳化硅功率器件工艺制造平台完成了器件版图绘制和主要制备工艺流程制定。首先,本文通过理论分析和计算确定出能够满足设计要求的10kV SiC MOSFET器件的外延层掺杂浓...

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 SiC材料介绍
    1.3 SiC MOSFET国内外发展现状
    1.4 本文主要研究内容
第二章 SiC MOSFET理论基础
    2.1 静态特性理论
        2.1.1 转移特性
        2.1.2 输出特性
        2.1.3 阻断特性
        2.1.4 SiC功率器件典型结终端技术
    2.2 动态特性理论
        2.2.1 电容特性
        2.2.2 栅漏电荷特性
        2.2.3 开关特性
    2.3 仿真物理模型
        2.3.1 迁移率模型
        2.3.2 载流子产生复合模型
        2.3.3 碰撞电离模型
    2.4 本章小结
第三章 10kV SiC MOSFET静动态特性研究
    3.1 结构设计及其静态特性研究
        3.1.1 外延层参数
        3.1.2 Pbase区
        3.1.3 JFET区
        3.1.4 沟道长度
        3.1.5 栅氧化层厚度
        3.1.6 元胞节距
        3.1.7 结终端结构
        3.1.8 静态特性优化
    3.2 动态特性研究
        3.2.1 电容特性
        3.2.2 栅漏电荷特性
        3.2.3 开关特性
    3.3 本章小结
第四章 10kV SiC MOSFET版图和工艺流程设计
    4.1 版图设计
    4.2 工艺流程制定和关键工艺技术
        4.2.1 高温离子注入
        4.2.2 热氧化生长
        4.2.3 欧姆接触
        4.2.4 刻蚀
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3742899