2700V4H-SiC结势垒肖特基二极管

在76.2 mm 4H-SiC晶圆上采用厚外延技术和器件制作工艺研制的结势垒肖特基二极管(JBS).在室温下,器件反向耐压达到2700 V.正向开启电压为0.8V,在VF=2V时正向电流密度122 A/cm2,比导通电阻Ron=8.8 mΩ·cm2.得到肖特基接触势垒qφв=1.24 eV,理想因子n=1.     

基于石墨烯的肖特基结辐射伏特同位素电池

从传统肖特基结辐射伏特同位素电池金属电极存在的对放射源衰变粒子的阻挡及导电性不理想的问题出发,借鉴石墨烯肖特基结太阳电池结构,将石墨烯/硅肖特基结引入辐射伏特同位素电池中,在63Ni放射源的照射下验证石墨烯/硅肖特基结换能单元在辐射伏特同位素电池中应用的可行性.研究结果发现,基于硝酸掺杂,当少层(3?5层)石墨烯经过4...     

4H-SiC双层浮结肖特基势垒二极管温度特性研究

为了增强器件高温条件下的适应性,对4H-SiC双层浮结肖特基势垒功率二极管的温度特性进行了研究.结果表明,当温度变化时,器件的阻断电压、通态电阻、反向漏电流及开关时间等电学性质均要发生一定的变化.作为一种基于浮结技术的sic新器件,通过数值模拟方法对其特征参数进行优化,可使其承载电流能力、阻断特性和开关速度等得到进一步...     

电极材料对肖特基结β辐射伏特同位素电池性能的影响

肖特基结β辐射伏特同位素电池的换能单元由金属电极层和半导体层组成,金属电极层材料的选择对提高电池输出性能有重要的影响.目前,肖特基金属电极材料多集中于Au和Ni两种金属,尚未对不同金属电极材料进行系统的分析对比.针对不同电极材料导电性能的差异,引入电子传输效率因子,从理论上分析对比了Al、Au、Cu、Ni和石墨烯5种电...     

4H-SiC结势垒肖特基二极管VRSM特性研究

通过器件模拟仿真软件Sentauras和高分辨率透射电子显微镜（High-Resolution Transmission Electron Microscopy ,简称HRTEM）研究了4H-SiC结势垒肖特基二极管（Junction Barrier Schottky ,简称JBS）在反向浪涌电压应力作用下的失效机理;进而重点研究了结终端扩展区（Junction Termination Extension ,简称JTE）的长度、深度和掺杂浓度对该器件反向浪涌峰值电压（Maximum Surge Peak Reverse Voltage ,简称VRSM）的影响,并结合JBS的基本结构对其进行优化设计;最后,流片测试显示优化设计的4H-SiC结势垒肖特基二极管的VRSM值约为1450V,比原器件提升了20%左右。     

4H-SiC SBD和JBS退火研究

在4H-SiC外延材料上制备了SBD和JBS器件,研究并分析了退火温度对这两种器件正反向特性的影响。结果表明,低于350℃退火可同时提高SBD和JBS的正反向特性。当退火温度高于350℃时,二者的正向特性都出现退化,SBD退化较JBS更为严重。JBS阻断电压随退火温度升高而增大,在退火温度高于450℃时增加趋势变缓。SBD阻断电压随退火温度升高先升后降,在500℃退火时达到一个最大值。可见一定程度的退火有助于提高4H-SiCSBD和JBS器件的正反向特性,但须考虑其对正反向特性的不同影响。综合而言,退火优化后JBS优于SBD器件性能。     

4H-SiC SBD和JBS退火研究

在4H-SiC外延材料上制备了SBD和JBS器件,研究并分析了退火温度对这两种器件正反向特性的影响。结果表明,低于350℃退火可同时提高SBD和JBS的正反向特性。当退火温度高于350℃时,二者的正向特性都出现退化,SBD退化较JBS更为严重。JBS阻断电压随退火温度升高而增大,在退火温度高于450℃时增加趋势变缓。SBD阻断电压随退火温度升高先升后降,在500℃退火时达到一个最大值。可见一定程度的退火有助于提高4H-SiCSBD和JBS器件的正反向特性,但须考虑其对正反向特性的不同影响。综合而言,退火优化后JBS优于SBD器件性能。     

退火温度对Au/Ti/4H-SiC肖特基接触特性的影响

采用电子束蒸发法在4H-SiC表面制备了Ti/Au肖特基电极,研究了退火温度对Au/Ti/4H-SiC肖特基接触电学特性的影响.对比分析了不同退火温度下样品的电流密度-电压(J-V)和电容-电压(C-V)特性曲线,实验结果表明退火温度为500℃时Au/Ti/4H-SiC肖特基势垒高度最大,在.J-V测试和C-V测试中分别达到0.933 eV和1.447 eV,且获得理想因子最小值为1.053,反向泄漏电流密度也实现了最小值1.97×10-8 A/cm2,击穿电压达到最大值660 V.对退火温度为500℃的Au/Ti/4H-SiC样品进行J-V变温测试.测试结果表明,随着测试温度的升高,肖特基势垒高度不断升高而理想因子不断减小,说明肖特基接触界面仍然存在缺陷或者横向不均匀性,高温下的测试进一步证明肖特基接触界面还有很大的改善空间.     

不同退火温度下Mo/4H-SiC肖特基接触界面特性分析

为研究退火温度对肖特基接触界面特性的影响,在不同温度下测试了不同退火温度处理的Mo/4H-SiC肖特基接触的I-V及C-V特性.根据金属-绝缘层-半导体(MIS)结构二极管模型理论,认为在金属与半导体间存在薄介质层,通过估算介质层电容值,得到了肖特基接触界面态密度(N88)的能级分布情况,N8s约为1012 eV-1·cm-2量级.退火温度升高,N8s的能级分布靠近导带底;测试温度升高,Ns8增加且其能级分布远离导带底.利用X射线光电子能谱(XPS)分析表征肖特基接触界面态化学组分,分析结果证实接触界面存在SiO.SiO组分随退火温度的升高而减少,在退火温度为500℃及以上时检测到Mo-C成分,说明Mo与4H-SiC发生反应.     

具有场限环终端的6500 V 4H-SiC结势垒肖特基二极管的研制

阐述了6 500 V4H-SiC结势垒肖特基(JBS)二极管的设计、仿真和制备过程,并对流片结果进行了测试,分析了测试结果与仿真结果差异的原因。通过仿真对比分析了漂移区厚度、掺杂浓度、有源区p+区和场限环终端参数对器件电学特性的影响,数值模拟优化了器件元胞和终端结构的漂移区、有源区和场限环的结构参数。根据模拟结果,4H-SiC漂移区掺杂浓度为1.08×1015 cm-3、厚度为60μm,采用经过优化的70个场限环终端结构,通过完整的工艺流程,完成6 500 V4H-SiC JBS的制备。测试结果显示,室温下当6 500 V4H-SiC JBS正向导通电流密度达到3.53×105 A/m2时,正向压降为4 V,器件的反向击穿电压约为8 000 V。     

Cu/,Ni/4H-SiC Schottky势垒的退火研究

采用磁控溅射方法分别在n型4H-SiC上沉积Cu,Ni金属薄膜形成Schottky接触，并进行不同温度下的退火，通过I-V和C-V测试，研究不同退火温度对Schottky势垒高度以及理想因子的影响. 研究结果表明，对Cu,Ni金属，适当的退火温度能提高其与4H-SiC所形成的Schottky势垒高度，改善理想因子，但若退火温度过高，则会导致接触的整流特性退化.器件在退火前后，反向漏电流都较小. 热电子发射是其主要的输运机理. 所制备的金属半导体接触界面比较理想，无强烈费米能级钉扎     

Improved Ni Schottky Contacts on <Emphasis Type="Italic">n</Emphasis>-Type 4H-SiC Using Thermal Processing

High-temperature processing was used to improve the barrier properties of three sets of n-type 4H-SiC Schottky diodes fabricated with Ni Schottky contacts. We obtained an optimum average barrier height of 1.78 eV and an ideality factor of 1.09 using current–voltage measurements on diodes annealed in vacuum at 500°C for 24 h. Nonannealed contacts had an average barrier height of 1.48 eV and an ideality factor of 1.85. The Rutherford backscattering spectra of the Ni/SiC contacts revealed the formation of a nickel silicide at the interface, accompanied by a substantial reduction in oxygen following annealing.     

4H-SiC结型势垒肖特基二极管的制作与特性研究

本文设计制作了两种具有不同结构参数的4H-SiC结型势垒肖特基二极管,在制作过程中采用了两种制作方法：一种是对正电极上的P型欧姆接触进行单独制作,然后制作肖特基接触的工艺过程;另一种是通用的通过一次肖特基接触制作就完成正电极制作的工艺过程。器件制作完成后,通过测试结果比较了采用场限环作为边界终端与未采用边界终端的器件的反向特性,结果显示采用场限环有效地提高了该器件的击穿电压,减小了其反向电流。另外,测试结果还显示采用独立制作P型欧姆接触的工艺过程有效提高了4H-SiC结型势垒肖特基二极管的反向特性,其中P型欧姆接触的制作过程和结果也在本文中做出了详细叙述。     

Fabrication and characteristics of a 4H-SiC junction barrier Schottky diode

4H-SiC junction barrier Schottky(JBS)diodes with four kinds of design have been fabricated and characterized using two different processes in which one is fabricated by making the P-type ohmic contact of the anode independently,and the other is processed by depositing a Schottky metal multi-layer on the whole anode.The reverse performances are compared to find the influences of these factors.The results show that JBS diodes with field guard rings have a lower reverse current density and a higher breakdown voltage,and with independent P-type ohmic contact manufacturing,the reverse performance of 4H-SiC JBS diodes can be improved effectively. Furthermore,the P-type ohmic contact is studied in this work.     

Investigation of lateral spreading current in the 4H-SiC Schottky barrier diode chip

Lateral current spreading in the 4H-SiC Schottky barrier diode(SBD)chip is investigated.The 4H-SiC SBD chips with the same vertical parameters are simulated and fabricated.The results indicate that there is a fixed spreading resistance at on-state in current spreading region for a specific chip.The linear specific spreading resistance at the on-state is calculated to be 8.6 Ω/cm in the fabricated chips.The proportion of the lateral spreading current in total forward current(Psp)is related to an-ode voltage and the chip area.Psp is increased with the increase in the anode voltage during initial on-state and then tends to a stable value.The stable values of Psp of the two fabricated chips are 32％and 54％.Combined with theoretical analysis,the pro-portion of the terminal region and scribing trench in a whole chip(Ksp)is also calculated and compared with Psp.The Ksp val-ues of the two fabricated chips are calculated to be 31.94％and 57.75％.The values of Ksp and Psp are close with each other in a specific chip.The calculated Ksp can be used to predict that when the chip area of SiC SBD becomes larger than 0.5 cm2,the value of Psp would be lower than 10％.     

新型4H—SiC阳极凹槽D—RESURF肖特基二极管研究

提出了一种新型4H-SiC阳极凹槽D-RESURF肖特基二极管结构.阳极凹槽使器件反偏时横向电场增强,加快漂移区耗尽.同时,利用D-RESURF技术,提高器件击穿电压和正向导通特性;利用二维数值模拟,从耐压的角度,对降场层的厚度、浓度和长度进行优化.结果表明,新结构较之常规单RESURF结构,击穿电压从890 V提高到1672 V,导通电流为80 mA/mm时,压降从4.4 V降低到2.8 V.     

栅缓冲层对4H碳化硅肖特基势垒场效应晶体管性能的影响

通过在栅极和沟道层间插入一层低掺杂的缓冲层研究了其对肖特基势垒场效应晶体管性能的影响。通过求解一维和二维泊松方程,得到了电流和小信号参数与缓冲层厚度和浓度的依赖关系。当缓冲层厚度为0.15μm时,计算了器件的直流和交流特性;同时仿真了器件的击穿特性。结果表明,电流随缓冲层厚度增加;击穿电压由125V增加到160V;截止频率由20GHz增加到27GHz。