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电荷失配对SiC半超结垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管击穿电压的影响

杨帅 汤晓燕 张玉明 宋庆文 张义门

电荷失配对SiC半超结垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管击穿电压的影响

杨帅, 汤晓燕, 张玉明, 宋庆文, 张义门
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  • SiC半超结垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管(VDMOSFET)相对于 常规VDMOSFET在相同导通电阻下具有更大击穿电压. 在N型外延层上进行离子注入形成半超结结构中的P柱是制造SiC半超结VDMOSFET 的关键工艺. 本文通过二维数值仿真研究了离子注入导致的电荷失配对4H-SiC超结和半超结VDMOSFET 击穿电压的影响,在电荷失配程度为30%时出现半超结VDMOSFET的最大击穿电压. 在本文的器件参数下,P柱浓度偏差导致击穿电压降低15%时,半超结VDMOSFET柱区浓度偏差范围相对于超结VDMOSFET可提高69.5%,这意味着半超结VDMOSFET对柱区离子注入的控制要求更低,工艺制造难度更低.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61274079,61176070)、陕西省自然科学基金(批准号:2013JQ8012)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20130203120017,20110203110010)和教育部重大专项(批准号:625010101)资助的课题.
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    Singh R, Cooper Jr J A, Melloch M R, Chow T P, Palmour J W 2002 IEEE Trans. Electron Dev. 49 665

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    Casady J B, Agarwal A K, Rowland L B, Valek W F, Brandt C D 1997 Device Research Conference Digest Fort Collins, USA, June 23-25, 1997 p32

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    Fujihira T 1997 Jpn. J. Appl. Phys. 36 6254

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    Saito W, Omura I, Aida S, Koduki S, Izumisawa M, Ogura T 2003 Proceedings of IEEE 15th International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs Cambridge, UK, April 14-17, 2003 p45

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    Ono S, Saito W, Takashita M, Kurushima S, Tokano K, Yamaguchi M 2007 Proceedings of the 19th International Symposium on Power Semiconductor Devices & ICs Jeju, Korea, May 27-30, 2007 p25

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    Wang Y, Hu H F, Cheng C 2010 Superlattices Microstuct 47 314

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    Saito W, Omura I, Aida S, Koduki S, Izumisawa M, Yoshioka H, Ogura T 2005 IEEE Trans. Electron Dev. 52 2317

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    Shenoy P M, Bhalla A, Dolny G M 1999 Proceedings of the 19th International Symposium on Power Semiconductor Devices & ICs Toronto, Ont, May 26-28, 1999 p99

    [14]

    ISE I S E A 2004 ISE TCAD Release 10.0 DESSISTM (Zurich: ISE Integrated Systems Engineering AG) pp143-621

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    Song Q W, Zhang Y M, Zhang Y M, Tang X Y 2012 Diamond Relat. Mater. 22 42

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    Song Q W, Zhang Y M, Zhang Y M, Zhang Q, Guo H, Li Z Y, Wang Z X 2010 Chin. Phys. B 19 047201

    [17]

    Baliga B J 2008 Fundamentals of Power Semiconductor Devices (New York: Springer Science + Business Media) pp310-311

  • [1]

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-04-13
  • 修回日期:  2014-06-13
  • 刊出日期:  2014-10-20

电荷失配对SiC半超结垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管击穿电压的影响

  • 1. 西安电子科技大学微电子学院, 宽禁带半导体材料与器件实验室, 西安 710071;
  • 2. 西安电子科技大学先进材料与纳米科技学院, 西安 710071
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61274079,61176070)、陕西省自然科学基金(批准号:2013JQ8012)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20130203120017,20110203110010)和教育部重大专项(批准号:625010101)资助的课题.

摘要: SiC半超结垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管(VDMOSFET)相对于 常规VDMOSFET在相同导通电阻下具有更大击穿电压. 在N型外延层上进行离子注入形成半超结结构中的P柱是制造SiC半超结VDMOSFET 的关键工艺. 本文通过二维数值仿真研究了离子注入导致的电荷失配对4H-SiC超结和半超结VDMOSFET 击穿电压的影响,在电荷失配程度为30%时出现半超结VDMOSFET的最大击穿电压. 在本文的器件参数下,P柱浓度偏差导致击穿电压降低15%时,半超结VDMOSFET柱区浓度偏差范围相对于超结VDMOSFET可提高69.5%,这意味着半超结VDMOSFET对柱区离子注入的控制要求更低,工艺制造难度更低.

English Abstract

参考文献 (17)

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