《國外電子與通信教材系列:碳化矽半導體材料與器件》是一本系統介紹碳化矽半導體材料及器件的專著，主要論述了SiC材料與器件中的相關基礎理論，內容包括：SiC材料特性、SiC同質外延和異質外延、SiC歐姆接觸、肖特基勢壘二極體、大功率PiN整流器、SiC微波二極體、SiC晶閘管、SiC靜態感應電晶體、SiC襯底材料生長、SiC深能級缺陷、SiC結型場效應電晶體，以及SiCBJT等。書中涉及SiC材料製備、外延生長、測試表征、器件結構與工作原理、器件設計與仿真、器件關鍵工藝、器件研製與性能測試，以及器件套用等多個方面。在論述這些基礎理論的同時，重點總結了近年來SiC材料與器件的主要研究成果，以及今後的發展趨勢。
基本介紹
- 書名：碳化矽半導體材料與器件
- 譯者：楊銀堂,賈護軍,段寶興
- ISBN：9787121177552
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2012-08-01
內容簡介,目錄,
內容簡介
《國外電子與通信教材系列:碳化矽半導體材料與器件》是一本系統介紹碳化矽半導體材料及器件的專著，主要論述了SiC材料與器件中的相關基礎理論，內容包括：SiC材料特性、SiC同質外延和異質外延、SiC歐姆接觸、肖特基勢壘二極體、大功率PiN整流器、SiC微波二極體、SiC晶閘管、SiC靜態感應電晶體、SiC襯底材料生長、SiC深能級缺陷、SiC結型場效應電晶體，以及SiCBJT等。書中涉及SiC材料製備、外延生長、測試表征、器件結構與工作原理、器件設計與仿真、器件關鍵工藝、器件研製與性能測試，以及器件套用等多個方面。在論述這些基礎理論的同時，重點總結了近年來SiC材料與器件的主要研究成果，以及今後的發展趨勢。
目錄
第1章碳化矽材料特性1
1.1SiC材料基本特性1
1.2SiC材料的多型體2
1.3SiC能帶結構和有效質量2
1.4SiC材料的熱特性5
1.5摻雜和自由載流子電荷7
1.5.1淺施主和電子9
1.5.2淺受主和空穴13
1.6SiC材料摻雜物擴散14
1.7SiC雜質的導電性15
1.8SiC材料少數載流子壽命18
1.9SiC/SiO2界面特性20
參考文獻24
第2章碳化矽同質及異質外延32
2.1SiC外延生長技術32
2.2SiC同質外延生長32
2.2.1蒸發生長技術33
2.2.2分子束外延34
2.2.3液相外延35
2.2.4CVD生長技術35
2.2.5外延層缺陷38
2.3SiC異質外延生長44
2.4總結48
參考文獻48
第3章碳化矽歐姆接觸57
3.1金屬—半導體接觸58
3.2比接觸電阻60
3.3n型SiC歐姆接觸62
3.3.1Ti和Ta基歐姆接觸64
3.3.2Ni基歐姆接觸65
3.3.3矽化物接觸的界面形貌68
3.3.4鍵合技術69
3.4p型SiC歐姆接觸70
3.4.1Al/Ti接觸71
3.4.2Al/Ti接觸的替代物73
3.5SiC歐姆接觸的熱穩定性75
3.6SiC歐姆接觸發展新趨勢77
3.7總結78
參考文獻80
第4章碳化矽肖特基二極體86
4.1碳化矽肖特基接觸86
4.1.1碳化矽肖特基接觸理論86
4.1.2不同金屬與SiC接觸的勢壘高度88
4.2高壓SiC SBD,JBS和MPS二極體95
4.2.1SiC SBD新技術96
4.2.2SiC SBD終端技術97
4.2.3SiC SBD反向漏電流98
4.2.4SiC SBD正向壓降102
4.3肖特基二極體在功率電路中的套用104
4.3.1功率二極體的重要性與矽極限104
4.3.2功率電路中半導體器件的損耗105
4.3.3商業化SiC和Si二極體靜態性能比較106
4.3.4商業化SiC和Si二極體動態特性比較107
4.4SiC SBD的其他套用110
4.4.1SiC SBD氣敏感測器110
4.4.2SiC SBD微波套用111
4.4.3SiC SBD紫外探測器111
4.5SiC SBD未來發展的挑戰113
4.5.1總結113
4.5.2SiC SBD發展趨勢和挑戰114
參考文獻115
第5章碳化矽功率PiN二極體126
5.1PiN二極體的設計及工作原理127
5.1.1高擊穿電壓外延層設計127
5.1.2SiC PiN二極體終端設計128
5.1.3載流子壽命與二極體開態壓降128
5.1.4 SiC PiN二極體載流子壽命測試130
5.1.5超高電流密度PiN二極體132
5.2PiN二極體實驗134
5.2.1PiN二極體特性測量134
5.2.2PiN二極體的製造過程134
5.2.35kV PiN二極體135
5.2.49.0mm2，10kV 4HSiC PiN二極體139
5.3 SiC二極體成品率和可靠性141
5.3.1 SiC二極體成品率限制因素141
5.3.2 SiC PiN二極體正向電壓的退化141
5.4總結146
參考文獻146
第6章碳化矽微波套用149
6.1SiC二極體微波套用149
6.2SiC點接觸探測器150
6.3SiC變容二極體151
6.4SiC肖特基混頻二極體153
6.5SiC PiN微波二極體157
6.6SiC IMPATT二極體160
6.7總結167
參考文獻168
第7章碳化矽晶閘管172
7.1引言172
7.2晶閘管的導通過程172
7.2.1低壓晶閘管的導通過程172
7.2.2高壓晶閘管的導通過程175
7.2.3晶閘管的光觸發導通182
7.3穩態電流—電壓特性183
7.3.1低壓晶閘管穩態電流—電壓特性183
7.3.2高壓晶閘管穩態電流—電壓特性185
7.3.3SiC電子—空穴散射（EHS）189
7.4關斷特性191
7.4.1傳統的晶閘管關斷模式191
7.4.2場效應管（FET）控制GTO關斷模式194
7.5頻率特性198
7.6臨界電荷200
7.6.1低壓晶閘管的臨界電荷201
7.6.2高壓晶閘管中的臨界電荷202
7.6.34HSiC基晶閘管的臨界電荷205
7.7結論208
參考文獻209
第8章碳化矽靜電感應電晶體215
8.1靜電感應電晶體發展歷史215
8.2靜電感應電晶體結構216
8.2.1SIT器件結構布局圖217
8.2.2SiC SIT器件特性最佳化219
8.2.3肖特基和離子注入SiC SIT220
8.2.4靜電感應電晶體柵結構221
8.2.5垂直型FET結構222
8.2.6常開型和常關型SIT設計223
8.3靜電感應電晶體IV特性223
8.3.1類五極管模式223
8.3.2類三極體模式224
8.3.3複合模式227
8.3.4雙極模式229
8.4靜電感應電晶體的套用230
8.4.1SiC靜電感應電晶體高RF脈衝功率放大230
8.4.2SiC SIT高射頻連續波功率放大231
8.4.3SiC SIT功率轉換232
8.5總結234
參考文獻234
第9章SiC襯底生長240
9.1引言240
9.2SiC體材料生長240
9.2.1物理氣相傳輸240
9.2.2升華外延241
9.2.3液相外延242
9.2.4高溫化學氣相澱積242
9.3晶向243
9.4晶體直徑的增長243
9.5襯底缺陷244
9.5.1晶型穩定性244
9.5.2微管245
9.5.3小角晶界248
9.5.4位錯250
9.6SiC摻雜251
9.7用於微波器件的SiC襯底252
9.7.1淺能級252
9.7.2深能級253
9.7.3HPSI材料現狀254
9.8切片與拋光254
9.8.1切片255
9.8.2拋光255
9.9襯底成本256
9.10結論257
參考文獻257
第10章碳化矽中的深能級缺陷260
10.1引言260
10.2SiC中深能級的參數260
10.2.1SiC中的主要摻雜260
10.2.2SiC中其他類型的雜質能級263
10.2.3碳化矽中的本徵缺陷267
10.2.4SiC的輻照摻雜270
10.3雜質對碳化矽外延層生長的影響273
10.3.1碳化矽異質外延273
10.3.2SiC競位外延274
10.4碳化矽中的深能級及其複合過程275
10.4.16H和4HSiC pn結結構中的深能級及輻照複合275
10.4.2深能級對6HSiC pn結結構中少子擴散長度和少子壽命的影響277
10.4.3SiC pn結結構中的深能級以及擊穿電壓的負溫度係數278
10.5結論280
參考文獻282
第11章SiC結型場效應電晶體295
11.1引言295
11.1.1歷史回顧295
11.1.2SiC JFET的半導體物理基礎296
11.1.3正嚮導通還是正向截止299
11.2橫向SiCJEFT300
11.3垂直JFET（VJFET）301
11.3.1完全的VJFET301
11.3.2具有橫向溝道的VJFET303
11.3.3限流器306
11.4基於SiC VJFET的功率開關307
11.4.1共源共柵方法307
11.4.2單模VJFET308
11.4.3SiC VJFET的套用309
11.4.4高溫工作309
參考文獻311
第12章SiC BJT313
12.1引言313
12.2品質因數314
12.3雙極型功率電晶體315
12.3.1雙極型電晶體（BJT）316
12.3.2達林頓管326
12.4商業化面臨的挑戰329
參考文獻329
