3.3kV级4H-SiC MOSFET研究

发布时间：2023-11-28 17:23

　　碳化硅(Silicon Carbide,SiC)材料具有高临界击穿电场、高电子饱和速度、高热导率等优点,是第三代宽禁带半导体材料的代表之一,Si C器件因此也成为高压、高温,抗辐射以及大功率应用领域的理想功率半导体器件。SiC可通过氧化生成SiO₂作为栅介质材料,所以较之于其他化合物半导体,其在制造金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)上具有天然优势。MOSFET器件具有输入阻抗高、驱动功耗小、开关频率高等优点,在电力电子领域应用广泛,因此,SiC MOSFET成为当前的一个研究热点。基于国家重点研发计划“高压大功率SiC材料、器件及其在电力电子变压器中的应用示范”子课题的要求,本文主要内容为3.3kV SiC MOSFET的器件设计与研究,包括器件元胞与高压终端,兼顾高压、大电流与器件可靠性,最终完成版图设计用于项目流片。通过数值仿真软件并结合理论分析,完成3.3kV SiC MOSFET元胞与终端的优化设计。本文从第二章到第五章都围绕这一目标展开研究,前后...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 碳化硅MOSFET的发展
    1.3 功率MOSFET的重要参数
        1.3.1 击穿电压
        1.3.2 导通电阻
        1.3.3 阈值电压
        1.3.4 开关时间
    1.4 本文的主要工作与创新点
第二章 3.3kVSiCMOSFET元胞设计与分析
    2.1 3.3 kVSiCMOSFET元胞参数设计
        2.1.1 外延参数选取
        2.1.2 元胞尺寸设计
    2.2 3.3 kVSiCMOSFET导通特性分析
        2.2.1 器件输出特性分析
        2.2.2 器件电阻分量的确定
    2.3 本章小结
第三章 3.3kVSiCMOSFET元胞优化设计
    3.1 JFET区掺杂设计
        3.1.1 JFET区全局掺杂
        3.1.2 JFET区调制掺杂
    3.2 电流分散层设计
    3.3 本章小结
第四章 3.3kVSiCMOSFET三维元胞研究与优化
    4.1 常规元胞三维仿真分析
    4.2 方形元胞十字中心注入
    4.3 三维元胞JFET掺杂优化
        4.3.1 JFET区缩短的影响
        4.3.2 JFET区均匀掺杂优化
        4.3.3 JFET区调制掺杂优化
    4.4 本章小结
第五章 3.3kVSiCMOSFET终端设计与版图实现
    5.1 终端设计
        5.1.1 结终端原理分析
        5.1.2 场限环终端设计
    5.2 SiCMOSFET工艺流程与版图
    5.3 本章小结
第六章 全文总结
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3868583