4H-SiC埋沟MOSFET的研制

研制了4H-SiC热氧化生长氧化层埋沟nMOSFET.用室温下N离子注入的方法形成埋沟区和源漏区,然后在1600℃进行激活退火.离子注入所得到的埋沟区深度大约为0.2μm.从转移特性提取出来的峰值场效应迁移率约为18.1cm2/(V·s).造成低场效应迁移率的主要因素可能是粗糙的器件表面(器件表面布满密密麻麻的小坑).3μm和5μm器件的阈值电压分别为1.73V和1.72V.3μm器件饱和跨导约为102μS(VG=20V,VD=10V)     

增强型4H-SiC埋沟MOSFET的工作机理

本文对一种新型增强型4H-SiC埋沟MOSFET结构的工作机理进行了研究.通过对不同偏压下电荷分布和电势分布的分析,分别总结了线性区和饱和区所包含的工作模式.     

4H-SiC隐埋沟道MOSFET迁移率的研究

研究了几种因素对4H-SiC隐埋沟道MOSFET沟道迁移率的影响.提出了一个简单的模型用来定量分析串联电阻对迁移率的影响.串联电阻不仅会使迁移率降低,还会使峰值场效应迁移率所对应的栅压减小.峰值场效应迁移率和串联电阻的关系可用一个二次多项式来准确描述.详细分析了均匀分布和不均匀分布的界面态对场效应迁移率的影响.对于指数分布的界面态,低栅压下界面态的影响基本上可以忽略不计,随着栅压的增加,界面态的影响越来越显著.     

耗尽型4H-SiC埋沟MOSFET器件解析模型研究

建立了基于漂移扩散理论的4H-SiC埋沟MOSFET器件的物理解析模型。SiC/SiO_2界面处的界面态密度及各种散射机制都会导致器件载流子迁移率的下降,采用平均迁移率模型,分析散射机制对载流子迁移率的影响,讨论了界面态对阈值电压的影响。考虑到器件处在不同工作模式下,沟道电容会随栅压的变化而改变,采用了平均电容概念。器件仿真结果表明:界面态的存在导致漏极电流减小;采用平均迁移率模型得到的计算结果与实验测试结果较为一致。     

6H-SiC埋沟MOSFET的C-V解析模型研究

研究了6H-SiC埋沟MOSFET器件的电容-电压特性,建立了解析模型.具体分析了埋沟MOSFET各种工作模式下的电容与栅电压之间的关系,考虑了SiO2/SiC界面态及pn结对电容-电压特性的影响.对模型进行了仿真分析验证,结果表明:在假设界面态密度分布均匀条件下,由于对界面态做了简化处理,因而在耗尽模式及夹断模式下的C-V特性计算结果与实验结果有所差异.     

3300V 4H-SiC MOSFET 设计与加工

成功设计并制造了击穿电压超过3300V 的4H-SiC MOSFET。通过数字仿真优化了漂移层和DMOSFET有源区参数。漂移层N型外延厚度为33微米并且掺杂浓度为2.5E15cm-3。器件采用浮空场限制环作为终端。当栅极电压为20V,漏极电压为2.5V时,漏极电流为5A。     

4H-SiC台阶型沟槽MOSFET器件

介绍了一种4H-SiC台阶型沟槽MOSFET器件.该结构引入了台阶状沟槽,使用TCAD软件对台阶状沟槽的数量、深度、宽度等参数进行了拉偏仿真,确定了最优台阶结构参数.仿真结果表明,与传统的UMOS器件相比,最优台阶结构参数下的台阶状沟槽MOSFET器件关断状态下的栅氧化层尖峰电场减小了12％,FOM值提升了5.1％.提...     

用于电路模拟的4H-SiC MOSFET高温沟道电子迁移率模型

提出了适用于电路模拟的4H-SiC n-MOSFET高温沟道电子迁移率模型.在新模型中,引入了横向有效电场和表面粗糙散射的温度依赖性,电子饱和漂移速度与横向有效电场和温度的关系,以及改进的界面陷阱电荷和固定氧化物电荷库仑散射模型等因素.采用与温度-阈值电压实验曲线拟合的方法,确定了界面态参数和固定氧化物电荷.基于新迁移率模型的模拟结果与实验吻合.     

用于电路模拟的4H-SiC MOSFET高温沟道电子迁移率模型

提出了适用于电路模拟的4H-SiC n-MOSFET高温沟道电子迁移率模型.在新模型中,引入了横向有效电场和表面粗糙散射的温度依赖性,电子饱和漂移速度与横向有效电场和温度的关系,以及改进的界面陷阱电荷和固定氧化物电荷库仑散射模型等因素.采用与温度-阈值电压实验曲线拟合的方法,确定了界面态参数和固定氧化物电荷.基于新迁移率模型的模拟结果与实验吻合.     

氮离子注入提高4H-SiC n-MOSFET沟道迁移率的分析（英文）

氮离子注入提高4H-SiC MOSFET的沟道迁移率来自两方面的原因:一是减小了界面态密度,另一个是反掺杂。本文详细研究了这两方面的原因。结果表明,当氮的反掺杂浓度和P型衬底的掺杂浓度可以相比较的时候,氮离子注入提高4H-SiC MOSFET的迁移率来自于界面态密度的减小;随着反掺杂浓度的增加,反掺杂在氮离子注入提高沟道迁移率的贡献越来越多,同时,在这种情况下,限制沟道迁移率的机制是表面粗糙度散射。     

Study of Electron Mobility in 4H-SiC Buried-Channel MOSFETs

研究了几种因素对4H-SiC隐埋沟道MOSFET沟道迁移率的影响.提出了一个简单的模型用来定量分析串联电阻对迁移率的影响.串联电阻不仅会使迁移率降低,还会使峰值场效应迁移率所对应的栅压减小.峰值场效应迁移率和串联电阻的关系可用一个二次多项式来准确描述.详细分析了均匀分布和不均匀分布的界面态对场效应迁移率的影响.对于指数分布的界面态,低栅压下界面态的影响基本上可以忽略不计,随着栅压的增加,界面态的影响越来越显著.     

基于磷钝化栅介质的1.2kV 4H-SiC DMOSFET

本文对比了NO退火和磷掺杂两种栅钝化工艺,其中磷钝化采用了平面扩散源进行掺杂,通过C-V特性进行了4H-SiC/SiO₂界面特性评价,使用Terman法分析计算获得距导带底0.2-0.4eV范围内界面态密度.结果表明引入磷比氮能更有效降低界面态密度,提高沟道载流子迁移率.其次,对比了两种栅钝化工艺制备的4H-SiC DMOSFET器件性能,实验表明采用磷钝化工艺处理的器件性能更优.最后,基于磷掺杂钝化工艺首次制备出击穿电压为1200V、导通电阻为20mΩ、漏源电流为75 A、阈值电压为2.4V的4H-SiC DMOSFET.     

一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器的研制

采用Ni/Au作为肖特基接触制备了一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器,并测量和分析了阵列器件的Ⅰ-Ⅴ、光谱响应特性.结果表明,阵列探测器性能均匀性好,击穿电压均高于100V.阵列中单器件暗电流小,在偏压为20V的时候,最大暗电流均小于5pA(电流密度为5nA/cm2),光电流比暗电流高3个数量级以上.其光谱响应表明,单器件在电压为20V时的响应度约为0.09A/W,比400nm时的比值均大5000倍,说明探测器具有良好的紫外可见比.     

一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器的研制

采用Ni/Au作为肖特基接触制备了一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器,并测量和分析了阵列器件的Ⅰ-Ⅴ、光谱响应特性.结果表明,阵列探测器性能均匀性好,击穿电压均高于100V.阵列中单器件暗电流小,在偏压为20V的时候,最大暗电流均小于5pA(电流密度为5nA/cm2),光电流比暗电流高3个数量级以上.其光谱响应表明,单器件在电压为20V时的响应度约为0.09A/W,比400nm时的比值均大5000倍,说明探测器具有良好的紫外可见比.     

4H-SiC MESFET的反应离子刻蚀和牺牲氧化工艺研究

对于栅挖槽的4H-SiCMESFET,栅肖特基接触的界面经过反应离子刻蚀,界面特性对于肖特基特性和器件性能至关重要。反应离子刻蚀的SiC表面平滑度不是很好,刻蚀损伤严重。选择合适的RIE刻蚀条件减小刻蚀对半导体表面的损伤;利用牺牲氧化改善刻蚀后的表面形貌,进一步减小表面的刻蚀损伤。工艺优化后栅的肖特基特性有了明显改善,理想因子接近于1。制成的4H-SiCMESFET直流夹断特性良好,饱和电流密度达到350mAmm。     

金属-半导体-金属(MSM)结构4H-SiC紫外光电探测器的研制

MSM结构探测器具有结构与工艺简单、制备成本低、量子效率高等特点而在探测器应用中得到重视。本文制备了采用镍作为肖特基接触形成的MSM4H—SiC紫外光电探测器，并测量和分析了在不同的偏压下其光电特性。结果表明，该探测器的暗电流非常小，在偏压为15V的时候，漏电流密度约为70nA／cm^2，光电流比暗电流高约2个数量级，其光谱响应表明，其最高光谱响应与380nm的比值约为1000倍，说明该探测器具有良好的紫外可见比。