4H-SiC肖特基势垒二极管结终端刻蚀技术研究

碳化硅(SiC)材料在高温、高压、大功率等器件领域有着广阔的应用前景。结终端技术(junction terminal technology,JTT)直接影响着高压SiC肖特基势垒二极管(Schottky barrier diodes,SBD)的耐压性能,而刻蚀技术又是制备结终端结构的关键技术。研究通过使用SF_6/O_2/Ar、BCl_3/Cl_2/Ar、CF_4/O_2/Ar等不同刻蚀气体体系对SiC材料进行刻蚀,经过一系列的技术优化,最终开发出硬掩蔽倾斜结合CF_4/O_2/Ar气体干法刻蚀SiC的结终端技术。该技术在改善SiC肖特基势垒二极管击穿电压方面有着积极的作用。     

具有单区JTE终端的3300 V 4H-SiC结势垒肖特基二极管的研制

阐述了3 300 V 4H-SiC结势垒肖特基二极管(JBS)详细的设计和制备过程。4H-SiC N型外延层掺杂浓度为3.1×10~(15) cm~(-3),厚度为33μm。器件的终端采用了单区结终端扩展(JTE)结构。利用数值模拟优化了JTE结构的离子注入剂量、漂移区和有源区的结构参数,并根据模拟结果研制了4H-SiC JBS。测试结果显示,当正向导通电流达到30 A时,该器件的正向压降小于1.8 V,二级管的反向击穿电压约为4 000 V。     

什么是肖特基二极管

肖特基（Schottky）二极管,又称肖特基势垒二极管,简称SBD。它是一种低功耗、超高速半导体器件,最显著的特点为反向恢复时间极短（可以小到几纳秒）,正向导通压降仅0.4V左右,多用在高频、低压大电流整流二极管或续流二极管、保护二极管,也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。     

4 H-SiC PiN功率二极管dV/dt可靠性机理研究

碳化硅(SiC)功率开关高速和高功率的特点,使其在脉冲功率系统中面临着比硅(Si)器件更严苛的高dV/dt可靠性问题。实验发现高dV/dt应力会导致4H-SiC PiN功率二极管击穿特性永久退化。仿真结果表明：高dV/dt应力下器件终端区与主结交界处存在较强电场集中,致使雪崩提前发生,进而导致局部温度升高造成永久损伤。该电场集中是由于高dV/dt应力下（JTE）区耗尽不充分所致,提出对JTE区进行高浓度补偿掺杂来提高铝(Al)原子的电离率,进而改善脉冲应力下JTE耗尽不充分问题。仿真证明该方法可以有效降低脉冲应力下主结边缘处的电场集中,6×10²⁰ cm^–3的磷（P）原子补偿掺杂使得器件的抗dV/dt能力提升约30%,而静态特性不受影响。该研究为提升JTE终端SiC功率器件dV/dt可靠性提供了思路。     

第三代碳化硅肖特基二极管

2009年2月18日．英飞凌科技股份有限公司在应用电源电子大会暨展览会（APEC）上推出第三代thinQ!^TM SiC肖特基二极管。据称,该二极管在任何额定电流条件下都具备业界最低的器件电容,可在高开关频率和轻负载条件下提升整个系统的效率．从而帮助降低电源转换系统成本。第三代SiC肖特基二极管不仅包括TO-220封装产品．还包括面向高功率密度表面贴装设计的DPAK封装产品。     

第三代碳化硅肖特基二极管

2009年2月18日．英飞凌科技股份有限公司在应用电源电子大会暨展览会（APEC）上推出第三代thinQ!^TM SiC肖特基二极管。据称,该二极管在任何额定电流条件下都具备业界最低的器件电容,可在高开关频率和轻负载条件下提升整个系统的效率．从而帮助降低电源转换系统成本。第三代SiC肖特基二极管不仅包括TO-220封装产品．还包括面向高功率密度表面贴装设计的DPAK封装产品。     

Al/SiC肖特基势垒二极管

报道了用热蒸发A1作肖特基接触在SiC材料上制作肖特基二极管的工艺过程和器件特性。采用射频溅射法在Si(111)衬底上生长SiC薄膜。I－Ⅴ特性测量说明Al/SiC SBD有较好的整流特性,热电子发射是其主要的输运机理。反向击穿电压为22．5V,理想因子为1．19,肖特基势垒高度为1．48eV。     

砷化镓肖特基二极管的最新技术动向

砷化镓肖特基功率二极管已实用化。尽管砷化镓(GaAs)晶体有优良的物理特性,但以前却不能做成功率器件。主要原因是其晶体表面的电气不稳定性难以控制。以往,电源装置所用的整流器件,大多是快速硅二极管(FRD)或肖特基二极管(SBD)。日本Sanken公司开发的GSC系列砷化镓SBD不仅具有FED和硅SBD的特性,而且耐压高,有超高速特性。由于GaAs晶体的特点,GSC的反向恢复时间仅需几个ns,耐压为350V,采用了一种叫做RESP的结构,解决了GaAs晶体表面的不稳定问题。GSC系列为今后几MHz开关电源的设计提供了可能性。     

1200 V 4H-SiC JBS二极管的研制

通过理论分析与计算机仿真方法对1 200 V 4H-碳化硅(SiC)结势垒肖特基(JBS)二极管进行了设计与研究,实现了1 200 V/2 A,1 200 V/5 A及1 200 V/30 A三种等级管芯的研制。鉴于非均匀场限环(FLR)保护效率存在对工艺偏差敏感的问题,所设计各电流等级的管芯均采用均匀FLR作为终端结构。经测试,所研制管芯在反偏压为1 200 V时,漏电流均不大于3μA,且1 200 V/2 A,1 200 V/5 A及1 200 V/30 A三种等级管芯的通态电阻分别为790mΩ,360 mΩ及59.3 mΩ。     

SiC结势垒肖特基二极管及JMOS介绍

介绍了结势垒控制肖特基整流器(JBS)和JBS集成碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)(SiC JMOS)的特性。JMOS通过将DMOS和JBS合并于单片SiC器件,无需任何额外的工艺和面积。当SiC MOSFET中的寄生体二极管导通时,集成的JBS还可以防止由于注入的少数载流子的复合而导致的位错缺陷转变为堆垛层错的潜在风险。进行特征比较,并构建一个测试平台,以验证SiC JMOS比传统SiC DMOS的效率和可靠性有所提高。实验结果表明,SiC JMOS能以更低的成本和更高的功率密度获得更好的系统性能和可靠性。     

AlGaN/GaN异质结肖特基二极管研究进展

氮化镓GaN(gallium nitride)作为第三代半导体材料的代表之一,具有临界击穿电场强、耐高温和饱和电子漂移速度高等优点,在电力电子领域有广泛的应用前景。GaN基器件具有击穿电压高、开关频率高、工作结温高、导通电阻低等优点,可以应用在新型高效、大功率的电力电子系统。总结了AlGaN/GaN异质结肖特基二极管SBD(Schottky barrier diode)目前面临的问题以及目前AlGaN/GaN异质结SBD结构、工作原理及结构优化的研究进展。重点从AlGaN/GaN异质结SBD的肖特基新结构和边缘终端结构等角度,介绍了各种优化SBD性能的方法。最后,对器件的未来发展进行了展望。     

SiC肖特基二极管在大功率PFC中的应用

有源功率因数校正(Active Power Factor Correction,简称APFC)是大功率电源应用的一项关键技术.分析了Boost PFC电路中半导体器件的开关损耗以及SiC肖特基二极管的工作特性.SiC肖特基二极管可以有效降低开关损耗,并有助于大功率APFC电路实现高频率应用.在一台3.6kW的样机上,利用SiC肖特基二极管实现了150 kHz的开关工作频率.     

SiC肖特基二极管在全桥变换器中的应用

SiC二极管是一种新型的功率二极管,它有着无反向恢复电流的优点。本文讨论SiC二极管在UPS的全桥拓扑中的应用,理论分析了普通SiC二极管反向恢复电流能引起尖峰电压,通过试验证明了无反向恢复电流的SiC二极管可以消去这部分尖峰,并且能降低开关损耗,提高电路效率。     

900 V/10 A Si基AlGaN/GaN异质结肖特基二极管研制

制作了不同阳极尺寸和阴阳极间距900 V/10 A硅(Si)基AlGaN/GaN二极管,研究了不同阴阳极间距对二极管正向导通和反向关断特性的影响。不同规格的二极管其开启电压均为0.7 V@1 mA/mm,其中正向导通电流最大为13.8 A@1.5 V,反向击穿电压均为900 V@10μA/mm。同时设计制作了小尺寸AlGaN/GaN二极管,通过测试发现小尺寸二极管的比导通电阻要优于大尺寸二极管,主要原因为大尺寸二极管上的金属布线引入了一部分附加电阻。     

安森美半导体推出新款微型封装ESD保护二极管和肖特基二极管

日前,全球领先的高能效电源管理解决方案供应商安森美半导体推出三款新型超小SOD-923封装的ESD二极管和三款肖特基二极管。封装的尺寸仅为1.0mm×0.6mm,高度为0.4mm,性能令人印象深刻。这些二极管是要求高电源能效的便携式、消费     

基于肖特基二极管的紧凑高效型大功率整流电路

为了解决微波整流电路功率容量低、整流效率低、电路尺寸大的问题,提出了一种结构紧凑、整流效率高、频率在2.45 GHz的大功率微波整流电路.采用4只肖特基二极管桥设计了两路微波整流电路,其结构具有对称性且共用一个匹配网络和谐波抑制网络,使得电路在整流效率不下降的条件下提升整流电路的功率容量;采用λg/8终端短路微带线并联于二极管与地之间和在射频分流处添加扇形开路支节来设计谐波抑制网络,使得整流二极管的二次、三次谐波被抑制,省去了输入低通滤波器的设计,达到小型化和整流效率的提高.在ADS软件仿真、优化下制作出实物,实测结果表示输入功率为38 dBm时,整流效率达70％,电路的尺寸为45 mm×65 mm.与其他大功率整流电路相比,该电路具有设计方法简单、电路尺寸小、功率容量大、整流效率高的特点,更适合应用到大功率、高电压供能系统中.     

新型B系列贴片肖特基二极管代码及主要参数一览表

肖特基二极管具有正向导通压降小、结电容小、反向恢复时间短的特性,广泛应用于电子领域中的整流、续流、开关、混频等电路中,其封装形式如图1所示。在下表中,VRRM表示反向重复峰值电压,VF表示正向导通压降,IF表示正向电流,IRM表示反向峰值电流,CT表示结电容,空缺者表明未查找到相关资料。     

肖特基二极管伏安特性与导通压降相关性研究

根据金属与半导体之间肖特基势垒接触的电流－电压关系设计出了一套简易的实验装置,了４０ＣＰＱ０４５肖特基在势垒二极管芯片小电流下的正向电流－电压特性。通过外推４０Ａ大电流下芯片结压降的数值,验证了通过小电流正向电流－电压特性曲线来外推预测大电流下芯片结压降值的可行性。     

4H-SiC同质外延生长概述

SiC作为一种宽禁带半导体材料,在高温、高压和大功率应用领域具有巨大的应用潜力。首先对4H-SiC的材料性能、外延生长模式、掺杂浓度控制及外延缺陷进行简单介绍。其次,从产业化的角度重点对4H-SiC的浓度和缺陷进行研究,并提供一些最新的工艺技术和外延结果:外延掺杂浓度一致良好;致命缺陷的密度总和低于0.5个/cm~2。这些介绍有利于增强人们对4H-SiC外延生长的认识和了解。