SiC肖特基二极管势垒不均匀分布理论与研究进展

碳化硅(SiC)半导体具有宽禁带、高临界击穿电场、高热导率等优异的性能,在高温、高频和大功率器件领域具有广阔的应用前景.SiC肖特基二极管是最早商用化的SiC器件,然而,由于决定金属接触性能的肖特基势垒无法得到有效控制,高性能的SiC欧姆接触和肖特基接触制备仍然是SiC肖特基二极管研制中的关键技术难题.基于此,首先对金...     

碳化硅器件发展概述

概要介绍了第三代半导体材料碳化硅(SiC)在高温、高频、大功率器件应用方面的优势,结合国际上SiC肖特基势垒二极管,PiN二极管和结势垒肖特基二极管的发展历史,介绍了SiC功率二极管的最新进展,同时对我国宽禁带半导体SiC器件的研究现状及发展方向做了概述及展望。     

Pt/6H-SiC肖特基势垒二极管特性分析

采用直流磁控溅射法、Pt作肖特基接触的工艺，制作了N型6H—SiC肖特基势垒二极管，对肖特基势垒二极管的电学特性及温度特性进行了研究。实验结果表明，该器件具有很好的整流特性，反向电流小、击穿电压高，且在高温下器件波动很小，能够稳定地工作，适合于在高温(600℃)等恶劣环境下长期可靠地工作。     

SiC肖特基势垒二极管在PFC电路中的应用

介绍了一种SiC肖特基势垒二极管在PFC电路上的应用。利用新型材料———SiC作成的二极管具有高工作温度、高耐压、正温度系数,反向特性好的特点,降低了自身及其MOSFET的开通损耗,最直接的效果就是效率升高,同时也使EMC的效果得以改善,而且二极管可以并联使用。     

两种增强肖特基二级管芯片稳定性的设计方法

首先,介绍了肖特基二极管的基本原理和主要性能;然后,利用扩散势垒和多层金属化结构设计工艺对肖特基二极管进行了改进.结果表明,上述两种工艺能够使得肖特基势垒界面横向结构十分稳定,器件高温反向特性、低温正向特性得到提高,反向耐压与抗浪涌冲击能力大大增强,因而建议大力推广使用.     

一种新型SiC SBD的高温反向恢复特性

与传统硅基功率二极管相比,碳化硅肖特基势垒二极管(SiC SBD)可提高开关频率并大幅减小开关损耗,同时有更高的耐压范围.设计并制作了具有场限环结终端和Ti肖特基接触的1.2 kV/30 A SiC SBD器件,研究了该SiC SBD在100~300℃时的反向恢复特性.实验结果表明,温度每上升100℃,SiC SBD反向电压峰值增幅为5%左右,而反向恢复电流与反向恢复时间受温度影响不大;温度每升高50℃,反向恢复损耗功率峰值降低5%.实验结果表明该SiCSBD在高温下能够稳定工作,且具有良好的反向恢复特性,适用于卫星、航空和航天探测、石油以及地热钻井探测等需要大功率、耐高温和高速器件的领域.     

国际要闻

英飞凌成功推出第五代thinQ!TMSiC肖特基势垒二极管英飞凌近日宣布推出第五代650V thinQ!TMSiC肖特基势垒二极管,壮大其SiC(碳化硅)产品阵容。英飞凌荣获专利的扩散焊接工艺早已应用于第三代产品,如今又成功地与更紧凑的全新设计和最新的薄晶圆技术有机结合在一起,改进了热特性,并使一个优值系数(QcxVf)与英飞凌前代SiC二极管相比降低了大约30%。其结果是,新一代产品     

用激光辐照工艺制造肖特基势垒

用CWCO_2激光器辐照Al-Si系统,制成了肖特基势垒。介绍了这些二极管的电特性,其反向击穿电压可与普通的P~+-n结二极管相比较,并具有较大的势垒高度、较小的开启电压和好的整流特性。     

用于太赫兹成像的CMOS肖特基二极管三维结构

提出了一种简单、科学、有效的高截止频率肖特基势垒二极管设计方法。通过SMIC 180 nm工艺制备的肖特基二极管的截止频率为800 GHz,分析测试结果和仿真数据优化后的肖特基势垒二极管截止频率可以达到1 THz左右。完成了包括天线、匹配电路和肖特基势垒二极管的集成探测器,在220 GHz下其测试响应率可达130 V/W,等效噪声功率估计为400 pw/。完成了陶瓷瓶内不可见液面的成像实验并取得了良好的效果。     

用于太赫兹成像的CMOS肖特基二极管三维结构研究（英文）

提出了一种简单、科学、有效的高截止频率肖特基势垒二极管设计方法。通过SMIC 180 nm工艺制备的肖特基二极管的截止频率为800 GHz,分析测试结果和仿真数据优化后的肖特基势垒二极管截止频率可以达到1THz左右。完成了包括天线、匹配电路和肖特基势垒二极管的集成探测器,在220 GHz下其测试响应率可达130 V/W,等效噪声功率估计为400 pW/Hz~(1/2)。完成了陶瓷瓶内不可见液面的成像实验并取得了良好的效果。     

ZrN/n-GaAs肖特基势垒特性研究

本文用RBS,AES和电特性测量等方法,研究了ZrN/n-GaAs肖特基势垒.结果表明ZrN/GaAs势垒有良好的电特性和高温稳定性.经850℃高温退火后,势垒高度为0.90eV,理想因子n=1.02.同时我们观察到,随着退火温度升高(从500℃升高到850℃),ZrN/GaAs势垒电特性有明显改进:肖特基势垒高度增大、二极管反向电流减小、二极管电容减小和反向击穿电压增大.以上特点表明,ZrN/GaAs是用于自对准高速GaAs集成电路的较为理想的栅材料.     

Ti/4H-SiC SBD中子辐照效应的研究

采用1 MeV的中子对Ti/4H-SiC肖特基势垒二极管(SBD)的辐照效应进行研究,观察了常温下的退火效应.实验的最高中子剂量为1×1015 n/cm2,对应的γ射线累积总剂量为33 kGy (Si).经过1×1014 n/cm2的辐照后,Ti/SiC肖特基接触没有明显退化;剂量达到2.5×1014 n/cm2后,观察到势垒高度下降;剂量达到1×1015 n/cm2后,势垒高度从1.00 eV下降为0.93eV;经过常温下19 h的退火后,势垒高度有所恢复,表明肖特基接触的辐照损伤主要是由电离效应造成的.辐照后,器件的理想因子较辐照前有所上升;器件的正向电流(VF=2V)随着辐照剂量的上升而下降.     

基于76.2 mm圆片工艺的GaN HEMT可靠性评估

报道了利用76.2 mm圆片工艺实现了SiC衬底GaN HEMT微波功率管的研制,并对其进行了多项试验以评估其可靠性.器件工艺中通过引入难熔金属作器件肖特基势垒,有效提高了GaN HEMT器件肖特基势垒的热稳定性,经过500℃高温处理30 s后器件肖特基特性依然保持稳定.随后的高温工作寿命试验表明,该GaNHEMT能够...     

瑞萨将上市SiC功率半导体 2011年10月开始量产二极管

瑞萨电子计划上市SiC(碳化硅)功率半导体。耐压600 V的SiC肖特基势垒二极管(SiC-SBD)RJS6005TDPP将从2011年3月底开始样品供货。除了空调等白色家电外,预计还可用于通信基站和服务器等配备的PFC(功率因数校正)     

肖特基势垒二极管SiO2-Si3N4复合钝化膜研究

对Si肖特基势垒二极管的钝化技术进行了研究。研究了不同淀积温度、气体流量、射频功率以及气体压力等工艺技术条件下,淀积PECVD SiO_2和LPCVD Si_3N_4膜的介电强度E、介电常数ε_r、耐压V、针孔密度、漏电流I、内应力σ、片间均匀性以及片内均匀性等性能。研究了PECVD SiO_2膜的增密技术。提出了一种应力小、漏电流小且抗辐照能力较好的PECVD SiO_2/LPCVD Si_3N_4复合介质膜钝化工艺方法和技术条件,提高了肖特基势垒二极管的性能。     

改善肖特基二极管高温工作性能研究

本文着重从二极管势垒结构进行了分析．同时对几种势垒结构进行了比较,通过大量实验．确定了最佳势垒结构．采用此势垒结构生产的肖特基产品．高温工作性能得到了有效改善。     

罗姆发布第二代SiC制MOSFET,可抑制通电劣化现象

正罗姆日前发布了耐压为1200V的第二代SiC制MOSFET产品。特点是与该公司第一代产品相比提高了可靠性、降低了单位面积的导通电阻,以及备有将SiC制肖特基势垒二极管(SBD)和SiC制MOSFET集成在同一封装内的新产品。可靠性方面,第二代产品可抑制在MOSFET内寄生的体二极管通电时产生的导通电阻上升等特性劣化现象,单位面积的导通电阻比第一代产品降低约30%。     

里德型大功率砷化镓崩越二极管

据日本电气公司(NEC)报导,用砷化镓肖特基势垒崩越二极管在9～10千兆赫频段内,获得了10瓦的微波振荡功率,其效率大于20％。这是现今已报导过的单个封装的半导体二极管中最高的连续功率。此二极管是M—n~ —n—n~ 里德型结构,用铂在具有高掺杂和低掺杂两层结构的砷化镓外延片上形成肖特基势垒。采用精确控制的Ga/AsCl_3/H_2气体的输运过程来制备     

高压肖特基二极管

日本研制出一种能承受220伏电压的肖特基势垒二极管,而一般肖特基二极管只能承受30～100伏的电压. 新器件采用了高可靠的平面结构,用铝作电极.它     

不同退火温度对4H SiC 金半接触的影响

采用高真空电子束蒸发法制作了基于4H SiC外延材料的肖特基二极管,其中欧姆接触材料为Ti/Ni,肖特基接触材料为Ni。常温下,电流-电压(I-V)测试表明Ni/4H SiC肖特基二极管具有良好的整流特性,热电子发射是其主要输运机理。对比分析不同快速退火温度下器件的I-V特性,实验结果表明875 ℃退火温度下欧姆接触特性最好,400 ℃退火温度下器件肖特基接触I-V特性最好,理想因子为1.447,肖特基势垒高度为1.029 eV。