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作为第三代半导体材料,碳化硅(Silicon Carbide,SiC)材料性能优越,可以被用在电动汽车、电机驱动以及国防军工等高压、高频、高温领域。SiC功率二极管是集成电路中不可缺少的一类具有整流、单向导电功能的功率器件,其中,SiC结势垒肖特基(Junction Barrier Schottky,JBS)二极管由于结合了 SiC 肖特基势垒二极管(Schottky Barrier Diode,SBD)与SiC PiN二极管的优点,而被广泛关注。本文通过研究金属半导体接触理论、P-i-N结构理论、超结(Super Junction,SJ)技术和槽型技术,合理设计器件结构,提出新型 4H-SiC 分离式浮空槽 SJ(Segregated Floating Trench and SJ,S-FT SJ)JBS 二极管。4H-SiC S-FT SJJBS 二极管在具备高耐压(Breakdown Voltage,BV)的同时,兼顾低的比导通电阻(Specific On-Resistance,Ron,sp),并打破了 SiC单极器件极限。(1)研究SiC材料特性、金属半导体接触理论、P-i-N结构理论、SJ技术以及槽型技术。SiC JBS二极管是一类以SiC材料为基础,以金属半导体接触、P-i-N结构为主要结构特点的二极管。将SJ技术与槽型技术运用在SiC JBS二极管中可以在提升器件耐压的同时,确保器件具有低比导特性。(2)提出新型 4H-SiC S-FT SJ JBS 二极管。4H-SiC S-FT SJJBS 二极管的第一个结构特点是在器件体内引入SJ结构,SJ结构在提升器件漂移层浓度的同时,可以优化漂移层的电场分布,因此可以同时降低器件比导通电阻与提升器件耐压;第二个特点是在器件体内引入与P+条隔离的浮空二氧化硅(SiO2)槽,浮空SiO2槽可以增加漂移层与金属阳极的接触面积,从而增大肖特基势垒面积,最终增加器件在正向导通时的电流密度,降低器件的比导通电阻。且浮空SiO2槽与漂移层组成类金属-绝缘体-半导体(Metal-Insulator-Semiconductor,MIS)结构,能够承担部分耐压。对比常规结构,新型4H-SiC S-FT SJ JBS二极管的耐压提高29.6%,比导降低50%。(3)在满足现有工艺技术条件下,研究SiC材料的工艺特性,给出了 SiC氧化、刻蚀、离子注入、肖特基接触以及欧姆接触的工艺特点,并对所提出的4H-SiC S-FT SJ JBS二极管进行工艺制备方案的设计。最后根据版图设计规则进行了 4H-SiC S-FT SJ JBS二极管的版图设计。