《新型高功率4H-SiC JBS二極體的研究》是依託西安電子科技大學，由湯曉燕擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型高功率4H-SiC JBS二極體的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：湯曉燕
- 依託單位：西安電子科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
4H-SiC以優越的本徵優勢成為下一代高功率器件的首選材料。本項目提出將p型埋層構成的浮動結(FJ)套用於結勢壘肖特基(JBS)二極體的新結構，來提高來提高功率器件的性能。基於先進的二次外延生長技術，將p型層埋於JBS體內形成一個浮動結，開展這一新型高功率4H-SiC JBS器件的理論和實驗研究，在滿足所需要的擊穿電壓條件下，將極大的降低導通損耗。考慮自熱效應建立器件的電熱模型，提出新型結構器件的設計方案，研究器件製備的關鍵工藝，研製出高能效的碳化矽高功率整流器，對提高新一代電力電子系統的性能具有重要的意義。
結題摘要
本項目提出將p型埋層構成的浮動結(FJ)套用於結勢壘肖特基(JBS)二極體的新結構，來提高功率器件的性能。開展這一新型高功率4H-SiC JBS器件的理論和實驗研究，在滿足所需要的擊穿電壓條件下，將極大的降低導通損耗，對提高新一代電力電子系統的性能具有重要的意義。 基於4H-SiC肖特基二極體（SBD）載流子輸運機理與漂移區電場分布情況，對4H-SiC浮動結SBD的正嚮導通電阻和反向擊穿電壓進行研究。通過分析載流子在漂移區的輸運路徑，建立了4H-SiC浮動結SBD的正嚮導通電阻解析模型。通過研究漂移區內電場分布情況，建立了4H-SiC浮動結SBD反向擊穿電壓解析模型。解析模型的計算結果與二維仿真的結果表現出很好的一致性，並以此提出了對於4H-SiC浮動結SBD的最佳化建議。 通過二維器件仿真和離子注入工藝的MC模擬確定了FJ-SBD器件的設計參數，通過流片實驗驗證了FJ在提高器件整體性能上的顯著優勢,無終端保護的浮結SBD器件擊穿電壓950V，明顯高於傳統SBD器件的430V，反向泄露電流也明顯低於傳統SBD。FJ-SBD器件的功率優值（FOM）BV2/Ron-sp是傳統SBD的三倍以上，達到了項目指標要求。 針對浮結對正向性能的負面影響，創新性的提出了三維點狀的浮動結結構，仿真結果證實了三維點狀結構能夠在保證反向性能的基礎上顯著降低正嚮導通電阻，交錯排布的三維點狀浮結相比於二維條狀浮結比導通電阻降低了26.7%。 對於4H-SiC浮動結結勢壘肖特基二極體，由p+埋層形成的浮動結與主結p+區之間的套刻對準是實現該結構的一項關鍵技術。二維模擬軟體ISE的模擬結果表明套刻偏差的存在會明顯影響器件的擊穿特性，隨著偏差的增大擊穿電壓隨之而減小。儘管主結和埋層的交錯結構與對準結構具有相似的擊穿特性，但是當正向電壓大於2V後，交錯結構的串聯電阻更大。
