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随着应用环境的不断变化,传统硅基器件的应用已经接近其理论极限值,不能满足日益提高的应用要求,因此必须研究新的半导体材料。第三代半导体材料4H-SiC具有十分优良的特性,它的击穿场强是硅材料的10倍,禁带宽度和热导率是硅材料的3倍,载流子饱和速度是硅材料的2倍。4H-SiC材料具有的这些优良特性,特别适合应用于功率电子领域。在功率二极管结构中,结势垒肖特基二极管JBS(junction barrier controlled Schottkey)是一种特别重要的结构。其结构特性决定,当给JBS正向偏置电压时,JBS中的肖特基由于势垒较低,所以会比PN结先进入导通状态;当给JBS加反向偏置时,由于JBS中PN结的耗尽区会向沟道区扩展,从而有效的提高了器件的击穿电压。由于JBS功率二极管的高阻断特性、快速开关特性、大电流特性成为一种主流二极管结构,因此本文主要讨论的器件结构就是4H-SiC JBS功率整流器。论文的主要内容如下:(1)通过不断调查研究国内外的各项资料,明确建立4kV 4H-SiC JBS二极管所需要的仿真模型,这些包括迁移率模型、场相关模型、俄歇复合模型、碰撞电离模型、不完全电离模型、能带变窄模型等。(2)设计4000V 4H-SiC JBS二极管元胞结构。各项主要参数包括:漂移区厚度及浓度,JBS二极管P~+注入宽度及间距等。P~+环深度以及P~+浓度分布等。研究这些参数对反向击穿特性和正向导通特性的影响,最后确定了二极管元胞的基本结构参数,理论击穿电压能够达到5200V。(3)设计4000V 4H-SiC JBS二极管结终端结构。主要涉及的结终端技术包括场板技术(FP)、场限环(FLR)技术、刻蚀型结终端扩展(JTE)技术,根据不同结终端技术的耐压原理改变器件参数对器件进行仿真,研究各参数对击穿电压的影响。以元胞结构为基础,在满足工艺条件的基础下设计了一种击穿电压达到4000V的多区刻蚀型结终端结构。(4)应用Tanner Tools软件绘制4H-SiC JBS功率二极管版图,并进行了二极管流片实验和测试。