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近年来,碳化硅半导体材料(SiC)不仅表现出自身优良的材料特性,而且具有显著的电学特性,因此受到越来越多的关注。与传统硅(Si)材料相比,SiC具有带隙宽、电子饱和速度大和临界击穿电场高等优势,因此在大电压、大功率密度、高频领域中广泛应用。在微波频段以及高功率输出的半导体器件应用中,4H-SiC MESFETs展示出极大的应用价值,由于其输出功率密度高、耐高温、可靠性强,因此在功率器件中极具潜力和竞争力,这也决定了4H-SiC MESFETs在相控阵雷达和固态微波通讯系统以及航空航天等领域具有更加广阔的前景。然而,通过提高沟道层掺杂来增加SiC MESFETs的漏极输出电流时,不可避免地遇到击穿特性随之减弱的问题,因此需仔细权衡两者之间的矛盾。为了削弱上述SiC MESFETs器件中的漏极输出电流与其击穿特性之间的相互抑制作用,同时也为了改进SiC MESFETs的射频性能,本文首次设计了一种多凹陷源/漏漂移区结构的4H-SiC MESFETs(MRD-MESFETs),该结构在双凹栅DR-MESFETs结构的基础上,结合具有两次凹陷源/漏沟道层的结构来形成新的器件结构。此新结构可在保持漏极饱和输出电流Idsat不减小的同时提高器件的击穿电压VB,而且还可以在一定程度上改善器件的截止频率fT和最大振荡频率fmax,最终使SiC MESFETs具有更加优异的直流(DC)和射频(RF)特性。MRD-MESFETs新结构中引入的DR将栅分为上下两个主栅,分别起到增加沟道层厚度和有效控制器件开启/关断的作用,其中较厚的沟道层使沟道层中载流子总电荷量Qn增加,进而导致漏极输出电流增加;然而较厚的沟道层也令击穿电压明显降低,这在高压大功率应用中是不希望看到的。单凹陷栅源/漏漂移区SiC MESFETs(SRD-MESFETs)很好地解决了这一问题,它在保证输出漏极电流不减小的条件下,通过减薄栅漏电极之间的沟道层厚度的方法来改善SiC MESFETs的击穿特性,除此之外,这种凹陷的栅源和栅漏漂移区特殊结构的存在还能够阻止栅金属层下方的耗尽层向源/漏两极扩展,因此对器件栅源电容Cgs和栅漏电容Cgd的降低作用较为突出,从而改善SiC MESFETs的频率特性。本文在DR-MESFETs结构和单凹陷源/漏漂移区SRD-MESFETs结构的基础上引入了多凹陷源/漏漂移区MRD-MESFETs结构,这一结构是在已形成的单凹陷源/漏漂移区的基础上将栅源和栅漏沟道层进行第二次刻蚀,最终形成MRD-MESFETs结构。经ISE-TC AD工具仿真,结果发现多凹陷源/漏漂移区结构能够对栅极附近拐角处电场进行调制,从而改善器件的击穿特性,最终使SiC MESFETs器件VB达到168V,比单凹陷源/漏漂移区结构提高了12.8%。而且,低频下SRD-MESFETs和MRD-MESFETs的Cgs分别为0.536pF/mm、0.423pF/mm,Cgd分别为0.243pF/mm和0.213pF/mm。Cgs的降低对fT和fmax起到积极的作用,仿真得到SRD-MESFETs和MRD-MESFETs的fT分别为13GHz和16GHz,而fmax分别为28GHz和32GHz。而Cgd同样作为输入输出信号的反馈电容对器件的交流小信号增益起到负面影响,因此要想获得更高的增益需使Cgd尽量小,而多凹陷栅漏漂移区这种新结构的存在可大幅度降低Cgd。最后,由于多凹陷源/漏漂移区中的相关参数是影响SiC MESFETs器件性能的重要因素,因此本文最后对各个主要结构参数进行研究和优化,得到对应参数最优值。