10A/600V大功率硅基JBS肖特基二极管的制备

为了弥补传统肖特基二极管漏电流大和反向耐压低的不足,采用栅条P+-N结和肖特基结嵌套形成结势垒肖特基二极管(JBS),终端结构由7道场限环和1道切断环构成。通过模拟确定最优参数后流片试验,同步制备肖特基二极管(SBD)和Pi N二极管作为对比。结果表明:制备的JBS二极管兼备SBD二极管正偏和Pi N二极管反偏的优点。在漏电流密度小于1×10-5A/cm2时,反向耐压达到600 V;正向电流10 A(80.6 A/cm2)时,导通压降仅为1.1V。     

300V以上硅基新型JBS肖特基二极管的制备

为了在保留传统肖特基二极管正向压降低、电流密度大优点的基础上,使其反向击穿电压提高到了300 v以上,我们采用硅材料做为衬底,肖特基结区采用蜂房结构,终端采用两道场限环结构加一道切断环结构,所制备的肖特基二极管在正向电流10A时,正向压降仅为0.79 V;同时在施加300 V反向电压时,反向漏电流在5μA以下.     

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。     

高性能GaN微波整流肖特基二极管的设计和制作

通过对准垂直型GaN微波整流肖特基二极管结构的研究,建立了二极管势垒层和传输层模型,根据模型提出了图形化和多空气桥结构来应对现有GaN生长技术不成熟带来额外寄生电阻的问题,并设计制作出联U型器件.为了验证结构的优势,同时制作了用于对比的传统指型器件.通过大量测试,得到联U型器件的平均寄生电阻为2.38 Ω,约为指型器件的89.8％.零偏压下联U型器件的结电容为0.48 pF,约为指型器件的90.6％.联U型器件的平均截止频率为139 GHz,相比指型器件提高了约23％.在不增加寄生电容、不牺牲功率容量的情况下,降低了二极管的寄生电阻,大大提高了高频状况下GaN微波整流二极管的整流效率.     

基于肖特基势垒二极管整流的功率指示计设计

设计了一种适用于低中频接收机的功率指示计。采用肖特基势垒二极管作为整流器件,降低了电路设计的复杂度,减小了系统功耗;功率指示计中的限幅放大器采用交流耦合的方式,消除了输入直流失调的影响,降低了设计难度。电路基于0.18 μm CMOS工艺进行设计,测试结果表明,设计的功率指示计针对－50~0 dBm的10 MHz中频信号可以产生0.25 ~ 1.65 V的直流电压,线性误差小于±1 dB,在1.8 V电源电压下,整体功耗仅为1.4 mW。     

恒磁场对Si、Ge基二极管I-V特性的影响及机理分析

在恒磁场为0～2T的范围内,对Si、Ge基二极管的反向饱和电流和正向电流进行了测试.结果表明,在一定的电学条件下,随着磁感应强度B的增大,磁场对Ge基二极管的反向饱和电流的影响比Si基二极管的更明显.磁场对Si基二极管的正向特性几乎没有影响,但可以观测到Ge基二极管的正向电流随磁场的增强发生了变化.依据半导体理论基础,对实验结果进行了分析并通过建立理论模型对磁场中二极管的I-V特性进行了模拟.     

3C-SiC功率肖特基二极管特性的计算机分析

由描述功率肖特基二极管电学特性的基本方程出发，结合对典型整流电路效率、器件正向压降、反向耐压及温度特性等参数的数值分析，给出3C－SiC功率肖特基二极管折衷优化设计的理论依据。     

以铝作过渡层的c轴取向Si基ZnO晶体薄膜的生长及其肖特基二极管的研制

利用直流反应磁控溅射方法在金属Al过渡层上沉积了Si基ZnO晶体薄膜,并利用X射线衍射、扫描电子显微镜和扩展电阻测试仪对ZnO薄膜的晶体质量和电学性能进行了分析.结果表明,ZnO薄膜具有高度的c轴取向,样品表明光洁、平整,薄膜与衬底之间有清晰的过渡区.在此ZnO薄膜上成功地制备了肖特基二极管的原型器件,室温下的I-V测试结果表明该Au/ZnO/Al肖特基二极管具有明显的整流特性.     

以铝作过渡层的c轴取向Si基ZnO晶体薄膜的生长及其肖特基二极管的研制

利用直流反应磁控溅射方法在金属Al过渡层上沉积了Si基Zn O晶体薄膜,并利用X射线衍射、扫描电子显微镜和扩展电阻测试仪对Zn O薄膜的晶体质量和电学性能进行了分析.结果表明,Zn O薄膜具有高度的c轴取向,样品表明光洁、平整,薄膜与衬底之间有清晰的过渡区.在此Zn O薄膜上成功地制备了肖特基二极管的原型器件,室温下的I- V测试结果表明该Au/ Zn O/ Al肖特基二极管具有明显的整流特性     

共振隧穿二极管的设计、研制和特性分析

用分子束外延技术在半绝缘GaAs衬底上生长制备了不同结构的AlAs/GaAs/InGaAs两垒一阱RTD单管.经过材料生长设计和工艺的改进,测得室温下器件的最高PVCR为2.4,峰值电流密度达到36.8kA/cm2.进行直流参数测试,得到RTD的I-V特性曲线,对量子阱宽度和帽层厚度对I-V特性的影响进行了分析.     

共振隧穿二极管的设计、研制和特性分析

用分子束外延技术在半绝缘GaAs衬底上生长制备了不同结构的AlAs/GaAs/InGaAs两垒一阱RTD单管.经过材料生长设计和工艺的改进,测得室温下器件的最高PVCR为2.4,峰值电流密度达到36.8kA/cm2.进行直流参数测试,得到RTD的I-V特性曲线,对量子阱宽度和帽层厚度对I-V特性的影响进行了分析.     

整流二极管的IR对HTRB工作寿命的影响

整流器件在工作中的可靠性往往与其漏电流特别是在高温下的漏电流有密切关系,然而对高温下的漏电流往往关注不够。通过对常温与高温漏电流的对比测试,发现两者并没有一致的对应关系;通过对高温漏电流有较大差别的两组样品的高温反偏寿命试验表明:高温漏电流越大,高温反偏寿命越短,说明高温漏电流对高温反偏寿命有重要影响。依据此结果提出了通过对高温漏电流进行测试,实现对高温反偏寿命进行分档、筛选的设想。介绍了利用正向脉冲电流对二极管的pn结进行瞬态加热以实现对高温反向漏电流的快速测试的具体方法。     

4H-SiC SBD和JBS退火研究

在4H-SiC外延材料上制备了SBD和JBS器件,研究并分析了退火温度对这两种器件正反向特性的影响。结果表明,低于350℃退火可同时提高SBD和JBS的正反向特性。当退火温度高于350℃时,二者的正向特性都出现退化,SBD退化较JBS更为严重。JBS阻断电压随退火温度升高而增大,在退火温度高于450℃时增加趋势变缓。SBD阻断电压随退火温度升高先升后降,在500℃退火时达到一个最大值。可见一定程度的退火有助于提高4H-SiCSBD和JBS器件的正反向特性,但须考虑其对正反向特性的不同影响。综合而言,退火优化后JBS优于SBD器件性能。     

Diode and MOSFET Properties of Trench‐Gate‐Type Super‐Barrier Rectifier with P‐Body Implantation Condition for Power System Application

In this paper, we investigate the electrical characteristics of two trench‐gate‐type super‐barrier rectifiers (TSBRs) under different p‐body implantation conditions (low and high). Also, design considerations for the TSBRs are discussed in this paper. The TSBRs’ electrical properties depend strongly on their respective p‐body implantation conditions. In the case of the TSBR with a low p‐body implantation condition, it exhibits MOSFET‐like properties, such as a low forward voltage (V_F) drop, high reverse leakage current, and a low peak reverse recovery current owing to a majority carrier operation. However, in the case of the TSBR with a high p‐body implantation condition, it exhibits pn junction diode–like properties, such as a high V_F, low reverse leakage current, and high peak reverse recovery current owing to a minority carrier operation. As a result, the TSBR with a low p‐body implantation condition is capable of operating as a MOSFET, and the TSBR with a high p‐body implantation condition is capable of operating as either a pn junction diode or a MOSFET, but not both at the same time.     

标准CMOS工艺集成肖特基二极管设计与实现

提出了一种在标准CMOS工艺上集成肖特基二极管的方法,并通过MPW在charted 0.35μm工艺中实现.为了减小串连电阻,肖特基的版图采用了交织方法.对所设计的肖特基二极管进行了实测得到I-V,C-V和S参数,并计算得出所测试肖特基二极管的饱和电流、势垒电压及反向击穿电压.最后给出了可用于SPICE仿真的模型.     

Design and Fabrication of Schottky Diode with Standard CMOS Process

Design and fabrication of Schottky barrier diodes (SBD) with a commercial standard 0.35μm CMOS process are described.In order to reduce the series resistor of Schottky contact,interdigitating the fingers of schottky diode layout is adopted.The I-V,C-V，and S parameter are measured.The parameters of realized SBD such as the saturation current,breakdown voltage，and the Schottky barrier height are given.The SPICE simulation model of the realized SBDs is given.     

SiC肖特基势垒二极管的反向特性

在n型4H-SiC衬底上的n型同质外延层的Si面制备了纵向肖特基势垒二极管(SBD),研究了场板、场限环及其复合结构等不同终端截止结构对于反向阻断电压与反向泄漏电流的影响。场板(FP)结构有利于提高反向阻断电压,减小反向泄漏电流。当场板长度从5μm变化到25μm,反向阻断电压随着场板长度的增加而增加。SiO2厚度对于反向阻断电压有重要的影响,当厚度为0.5μm,即大约为外延层厚度的1/20时,可以得到较大的反向阻断电压。当场限环的离子注入区域宽度从10μm变化到70μm,反向阻断电压也随之增加。FLR和FP复合结构对于改善反向阻断电压以及反向泄漏电流都有作用,同时反向阻断电压对于场板长度不再敏感。采用复合结构,在10μA反向泄漏电流下最高阻断电压达到1 300V。讨论了离子注入剂量对于反向阻断电压的影响,注入离子剂量和反向电压的关系表明SBD结构不同于传统PIN结构的要求。当采用大约为150%理想剂量的注入剂量时才可达到最高的反向阻断电压而不是其他报道的75%理想剂量,此时的注入剂量远高于PIN结构器件所需的注入剂量。