碳化硅MOSFET的高温模型及关键工艺研究

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作为第三代宽禁带半导体材料代表之一,碳化硅由于具有优越的电学、热学性质,因此在高温、高频及大功率场合下有广泛的应用前景。本文对SiC MOSFET器件的高温特性作了详细的研究,着重讨论了影响器件高温条件下输出特性的诸多因素,并就目前的工艺水平对SiC MOSFET制作的关键工艺—欧姆接触进行了实验研究。 研究了SiC中载流子“冻析效应”、沟道迁移率及本征载流子浓度等在不同温度下对SiC MOSFET阈值电压的影响:源漏接触电阻及SiC二极管反向饱和电流随温度的变化关系。 论文提出了一个带温度补偿的SiC MOSFET解析模型。该模型通过将阈值电压,体漏电流,源漏薄层电阻等在高温条件下对输出电流变化的影响等效为与源漏沟道并联的等效电流源。通过对该模型仿真得到,高温条件下漏电流的变化主要是由阈值电压的变化引起的,同时体内缺陷的存在导致在漏.衬端Poole-Frenkel效应明显,体漏电流不可忽略,并且随着温度的升高,其所占比例不断增大,逐渐成为Ids的重要组成部分。 实验研究了SiC欧姆接触工艺。通过离子注入4H-SiC和直接采用高掺杂4H-SiC外延材料两种方法制备了欧姆接触,运用欧姆接触测试图形TLM结构欧姆接触进行了测试,得到的比接触电阻分别为~10-5Ω·cm2和~10-6Ω·cm2。
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