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碳化硅结势垒肖特基二极管(Silicon Carbide Junction Barrier controlled Schottkey Diode,SiC JBS)是以宽禁带半导体材料碳化硅为基底的功率器件。碳化硅具有极高的热、化学及机械稳定性等优良的材料特性,其中高热导率、高临界击穿电场强度以及高饱和载流子漂移速度等优点使其成为制作功率器件非常理想的半导体材料。本论文基于半导体器件物理理论基础,结合计算机数值仿真对4H-SiC JBS二极管进行了优化设计;根据实际工艺条件,研究关键工艺技术,确定工艺流程;最后完成二极管流片实验。本文基于软件仿真,确定4H-SiC JBS二极管元胞关键参数,如P+环宽、环间距及掺杂浓度分布,并获得了正向特性和反向特性与各参数之间的关系。在得到优化元胞的基础上,对几种主要的结终端结构进行研究,包括缓变环间距场限环(Field Limiting Ring,FLR)、刻蚀型结终端扩展(Junction Termination Extension,JTE)以及反掺杂离子注入型JTE。首先研究了缓变环间距FLR和多区刻蚀型JTE结构中关键参数对击穿特性的影响,并实现6700V和6500V的击穿电压,击穿效率分别达94%和91%。多区刻蚀型JTE通过对电荷的调制使结面电场变化均匀,有效缓解了主结边缘及JTE边缘处的电场集中,从而提高器件可靠性,并且210μm刻蚀型JTE比n=35缓变环间距FLR结终端长度节省了156.8μm。然而,刻蚀型JTE击穿电压对刻蚀深度十分敏感,考虑到注入剂量和能量可以精确控制,本论文提出一种反掺杂离子注入型JTE,通过注入N型离子来补偿高浓度的P型离子,从而实现对JTE中电荷剂量的调制,经过优化后,此结构可获得6260V的耐压,其终端效率约88%。本文根据优化设计的二极管结构及实际工艺条件,研究了SiC沟槽刻蚀技术和肖特基接触两种关键工艺。通过调节功率、压强及环境气体等重要参数,在SiC外延上可得到具有良好表面形貌的沟槽。通过调节肖特基退火温度和时间可改善SiC/Ni肖特基接触特性。最后完成版图绘制并进行流片实验。