1700V碳化硅MOSFET设计

设计了一种击穿电压大于1 700V的SiC MOSFET器件。采用有限元仿真的方法对器件的外延掺杂浓度及厚度、有源区结构以及终端保护效率进行了优化。器件采用14μm厚、掺杂浓度为5×1015cm-3的N型低掺杂区。终端保护结构采用保护环结构。栅压20V、漏压2V时,导通电流大于1A,击穿电压高于1 800V。     

4500V碳化硅肖特基二极管研究

设计了一种阻断电压4 500V的碳化硅(SiC)结势垒肖特基(JBS)二极管。采用有限元仿真的方法对器件的外延掺杂浓度和厚度以及终端保护效率进行了优化。器件采用50μm厚、掺杂浓度为1.2×1015cm-3的N型低掺杂区。终端保护结构采用保护环结构。正向电压4V下导通电流密度为80A/cm2。     

高压IGBT线性变窄场限环终端设计

为使3300 V及以上电压等级绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的工作结温达到150℃以上,设计了一种具有高结终端效率、结构简单且工艺可实现的线性变窄场限环(LNFLR)终端结构。采用TCAD软件对这种终端结构的击穿电压、电场分布和击穿电流等进行了仿真,调整环宽、环间距及线性变窄的公差值等结构参数以获得最优的电场分布,重点对比了高环掺杂浓度和低环掺杂浓度两种情况下LNFLR终端的阻断特性。仿真结果表明,低环掺杂浓度的LNFLR终端具有更高的击穿电压。进一步通过折中击穿电压和终端宽度,采用LNFLR终端的3300 V IGBT器件可以实现4500 V以上的终端耐压,而终端宽度只有700μm,相对于标准的场限环场板(FLRFP)终端缩小了50%。     

1200V 40A碳化硅肖特基二极管设计北大核心CSCD

设计并实现了一种阻断电压为1 200V、正向电流40A的碳化硅(SiC)肖特基势垒二极管(SBD)。采用有限元仿真的方法对器件的有源区和终端保护参数进行了优化。器件采用10μm厚度掺杂浓度为6E15cm-3的外延材料,终端保护采用浮空场限制环。正向电压1.75V时,导通电流达到40A。     

1200V 40A碳化硅肖特基二极管设计

设计并实现了一种阻断电压为1 200V、正向电流40A的碳化硅(SiC)肖特基势垒二极管(SBD)。采用有限元仿真的方法对器件的有源区和终端保护参数进行了优化。器件采用10μm厚度掺杂浓度为6E15cm-3的外延材料,终端保护采用浮空场限制环。正向电压1.75V时,导通电流达到40A。     

1 200 V沟槽栅场截止型IGBT终端设计

利用二维半导体工艺及器件模拟工具,从结掺杂浓度、P阱与P环间距、P环尺寸控制3个方面分析了半绝缘多晶硅终端结构的击穿电压,提出了应用于1 200 V沟槽栅场截止型IGBT的终端解决方案。从结的深度和终端长度两方面,将SIPOS终端技术与标准的场环场板终端技术进行了对比。结果表明,采用SIPOS终端结构并结合降低表面场技术,使得终端尺寸有效减小了58%,并且,采用SIPOS技术的终端区域击穿电压受结深的影响较小,有利于实际制造工艺的控制和IGBT器件稳定性的提升。     

6.5kV,5A4H-SiC功率DMOSFET器件

报道了在60μm厚、掺杂浓度1.3×10~(15) cm~(-3)的外延层上制备4H-SiC功率DMOSFET器件的研究结果。器件击穿电压大于6.5 kV,导通电流大于5 A,相对于之前的报道结果,器件导通能力提升了25倍。器件采用由55根环组成的,450μm宽的浮空场限环作为器件终端结构。通过1 250°C热氧化工艺和NO退火技术,完成器件栅介质层制备。通过横向MOSFET测试图形,提取器件峰值有效沟道迁移率为23 cm~2/(V·s)。器件有源区面积为0.09 cm~2,在栅极电压20 V、室温下,器件比导通电阻为50 mΩ·cm~2。在漏极电压6.5 kV时,器件漏电流为6.0μA,对应器件漏电流密度为30μA·cm~(-2)。基于此设计结构,通过设计实验,提取了SiC DMOSFET器件中电阻比例组成。     

1.2V电源电压的大功率异质结FET

据《NEC技报》1996年第5期报道，NEC新开发的GaAs系大功率异质结FET，在1．2V电源电压下，获得1．Iw的输出功率和63％的功率附加效率。该器件在InGaAs沟道层上下，采用了n型AIGaAs的双掺杂双异质结结构，具有GaAsMESFET约2倍的功率密度。由于采用了高电子迁移率沟道层和隐埋栅结构，从而在1．2V低电源电压下获得了60％以上的高效率。该器件主要应用于大功率模块和移动通信终端等。1.2V电源电压的大功率异质结FET@孙再吉     

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。     

六角形超结VDMOS器件的终端结构设计

为六角形超结VDMOS器件提出了一种结终端结构,该终端结构采用与有源区相似的六角形晶格结构,但P柱和N柱的宽度均为有源区原胞晶格的一半.重点讨论了P柱的数量对表面电场的分布及击穿电压等的影响,模拟结果证实该终端结构的击穿电压大于600 V,击穿点发生在终端与有源区之间的过渡区.