一、4H-SiC混合PiN/Schottky（MPS）二极管的研究（论文文献综述）
杨帅,张晓东,曹安,雒文瑜,张光磊,彭博,赵晋津[1]（2021）在《一种具有三维p型埋层的超高压4H-SiC混合PiN肖特基二极管（英文）》文中指出现代社会对半导体芯片具有旺盛的需求,而4H型碳化硅（4H-SiC）功率器件是下一代半导体芯片中极具潜力的候选者,可应用于各种电力电子系统。为了提高4H-SiC功率器件的性能,本文提出了一种具有三维（3D） p型埋层（PBL）的超高压（UHV） 4H-SiC混合p型/本征/n型（PiN）肖特基（MPS）（3D-PBL MPS）二极管,并进行了数值模拟仿真研究。3D-PBL MPS的静态正向导通特性与没有PBL的传统4HSiC MPS二极管（PBL-free MPS）的相近。然而,当3D-PBL MPS处于反向阻断状态时,3D PBL可以将峰值电场(Epeak)转移到外延层体内更深的位置,增强器件屏蔽肖特基接触界面处高电场（ES）的能力。因此,3D-PBL MPS在10 kV下的反向漏电流密度仅为PBL-free MPS的0.002%。新型3D-PBL MPS也克服了具有二维PBL的4H-SiC MPS二极管（2D-PBL MPS）的缺点。当器件从反向阻断状态转换到正向导通状态后,3D-PBL MPS的正向导通特性不会退化,这是由于3D PBL具有特殊的耗尽层变化机制。所有器件仿真结果表明,新型UHV 3D-PBL MPS具有出色的器件性能。
吴九鹏[2]（2021）在《碳化硅MPS二极管的设计、工艺与建模研究》文中研究指明电能是当今人类消耗能源的主要形式,并且所占比例逐年上升。因此,对电能进行处理和变换的电力电子技术就显得越来越重要。半导体功率器件是电力电子技术的核心元件。近年来,基于碳化硅（SiC）材料的新一代功率器件异军突起,以其击穿电压高、导通电阻小、开关速度快等特点,逐渐得到了学术界和产业界的青睐。在碳化硅器件进步的过程中,高效的器件设计方法、稳定而低成本的流片工艺、器件在异常工况下的行为特征和可靠性,都需要进行细致的研究。而碳化硅二极管就是研究这些问题的绝佳平台。目前最流行的碳化硅二极管包括结势垒肖特基二极管（Junction Barrier Schottky diode,JBS diode）以及混合PiN结势垒肖特基二极管（Merged PiN Schottky diode,MPS diode）。它们在正向导通、反向阻断性能和浪涌、雪崩可靠性之间取得了较好的平衡。众多研究者针对MPS/JBS二极管的元胞设计和器件性能之间的关系做了深入的研究,并且已有多家厂商开发出了成熟的商业产品。但是目前针对碳化硅二极管的研究仍然存在一些不足之处,包括SiC MPS二极管中稳定可靠的P区欧姆接触工艺、芯片外延层参数的设计和提取、器件在浪涌等大功率电热耦合过程中的电学和热学行为的表征和结温信息的获取等,都存在众多值得优化的地方。针对这些问题,本文设计、流片完成了多种SiC MPS/JBS二极管,并针对制备完成的器件开展了系统的表征测试和建模分析的工作,主要包括:（1）SiC MPS/JBS二极管结构参数的设计与工艺开发;（2）对制备完成的SiC MPS/JBS二极管的静态、动态、浪涌可靠性的测试;（3）建立针对带有场限环终端的垂直型功率器件的外延参数提取方法;（4）建立针对浪涌过程的电热耦合结温计算模型。本文具有以下创新点:（1）通过设计、流片、测试具有两种元胞排布和多组尺寸参数的SiC MPS二极管,本文充分理解并掌握了SiC MPS二极管研发技术。本文同时从仿真和实际层面揭示了器件元胞设计、静态特性与浪涌可靠性之间的联系。根据电流和温度的不同,本文将SiC MPS二极管在浪涌过程中的电学行为简化为三个模态,并详细分析了各个模态的形成和转化机理,加深了对器件浪涌特性的理解。本文同时开发了一套基于注入型P+区的SiC MPS二极管流片工艺,最大限度地兼容了SiC JBS二极管的工艺流程。根据此工艺流程制备完成的器件具有稳定的电学特性,并在浪涌电流冲击等极端工况下展现出了媲美商业器件的高可靠性。（2）本文改进了芯片外延层参数的传统设计和提取方法。通过引入辅助函数并结合数值方法,本文提出了无需电子和空穴的碰撞电离系数相等的假设、直接处理二重积分形式的雪崩击穿判据并计算击穿电压的算法。基于该算法,本文给出了适用于4H-SiC材料、根据耐压设计目标确定最佳外延参数的拟合公式,方便了外延层设计。本文同时改进了提取芯片外延参数的传统C-V法。通过考虑场限环终端（Field limited rings,FLRs）对耗尽区几何形状和器件C-V特性的影响,优化后的外延参数反推算法相比于传统C-V法能计算出更准确的外延掺杂浓度和厚度,有助于对器件进行逆向工程分析。（3）本文基于传统RC热路模型,提出了适用于浪涌过程的分布式热源电热耦合结温计算模型。本模型通过改变热学支路的拓扑结构来模拟分布式热源,通过令电学支路和热学支路的参数先后发生改变来实现电学和热学过程的解耦。本模型可从器件的静态正向电学特性和热阻抗测试结果出发,无需实际进行浪涌测试,即可准确而快速地预测其在浪涌过程中的电学行为和内部各部分的结温变化。本模型考虑了热源分散在芯片各处而非集中在主结这一事实,也考虑了各层材料的热阻和热容参数随温度的变化,相对于传统方法更接近实际情况,具有更高的精度。本文提出的器件设计、工艺流片、建模分析等研究手段,为器件研究者提供了一套完整的方法论。这些手段能加快器件的设计和分析过程,加深器件研究者对器件工作机理的理解。可以预见,本文及其后续研究,将提供越来越多的针对功率器件的研究手段和机理模型,有助于提升功率器件研究工作的效率。
姜玉德[3]（2021）在《4H-SiC JBS二极管的设计与应用研究》文中研究指明碳化硅（Silicon Carbide,SiC）作为第三代半导体的代表,具有宽禁带、高临界击穿电场、高电子迁移率和高热导率等特性,是制作功率器件的理想材料。相较于传统硅（Silicon,Si）基功率器件,SiC器件可以缓解导通电阻和击穿电压之间的矛盾,满足电力电子系统对高功率密度、高开关频率以及低散热的要求。自2001年首次推出商用SiC二极管至今,SiC器件一直处于高速发展阶段,其中原子排列周期为4层的六方晶格结构碳化硅（4H-SiC）结势垒肖特基（Junction Barrier Schottky,JBS）二极管是目前应用最广泛的SiC器件,具有高开关速度、低导通阻抗、低反向恢复电流等优点,可以显着提高电力电子系统的性能。然而,4H-SiC JBS二极管的击穿电压容易受到终端区域界面电荷的影响,因此二极管的终端结构设计非常重要,并且器件在高温、高压和高湿等应力下出现的电学特性退化现象也亟待解决。基于此,本文对4H-SiC JBS二极管的结构设计、可靠性和应用开发等方面展开理论研究和实验探索,主要研究内容可归纳如下。1.设计了1200 V 4H-SiC JBS二极管的结构并开展了仿真研究。首先,通过理论计算选择了掺杂浓度为8×1015 cm-3、厚度为10μm的外延层;然后,利用Silvaco软件对4H-SiC JBS二极管的正反向特性进行仿真研究,确定了元胞区的最优结构;最后,设计了JBS二极管的两种终端结构,即结终端扩展（Junction Termination Extension,JTE）和场限环（Filed Limiting ring,FLR）。针对这两种终端结构展开了如下研究:1)分析了JTE结构的横向长度、注入剂量与击穿电压之间的关系,并讨论了4H-SiC/SiO2界面电荷对终端电场分布的影响,当电荷密度大于1×1012 cm-2时,器件的击穿电压下降趋势明显;2)分别研究了等间距FLR结构和缓变间距FLR结构,设计参数主要为环间距和环个数,仿真结果表明等间距FLR的终端效率较低。在考虑界面电荷的影响下,确定了24环缓变间距FLR结构,当界面电荷密度在1×1012 cm-2～7×1012 cm-2之间时,该结构的击穿电压保持不变。2.制备了4H-SiC JBS二极管系列样品并分析了其电学输运机制。基于仿真研究结果,优化了高温离子注入、碳膜溅射和欧姆接触等关键工艺条件,对4H-SiC JBS二极管进行了流片测试。基于FLR结构JBS二极管的变温正向电流-电压（I-V）测试结果,详细阐述了4H-SiC JBS二极管随着导通电流增加,正向导通由热发射机制过渡到双极导电机制的过程。通过反向I-V曲线发现,反向电流与温度和电压具有强依赖关系,小偏压下由肖特基效应主导;随着电压的增加,反向漏电由热场发射机制主导。3.开展了4H-SiC JBS二极管的可靠性实验并分析了器件失效原因。针对FLR结构的4H-SiC JBS二极管设计了四种老化实验,以评估器件在高温、高湿、功率负载等条件下的长期可靠性。在浪涌实验中,对二极管施加单次正弦半波的电流脉冲,脉冲宽度为10 ms,发现二极管能承受的最大浪涌电流为115 A。在高温高湿反偏实验中,在对二极管施加600 V偏压的前提下,将其置于高温高湿环境中1000小时,老化结束后发现一颗器件的击穿电压下降到900 V左右,利用扫描电子显微镜、激光光束诱导电阻变化进行失效分析。在间歇寿命（IOL）老化实验中,经过3000次功率循环后,二极管的各项参数保持稳定。在温度循环（TC）实验中,将器件分别置于175℃和-55℃的环境中15分钟,随着循环次数的增加,部分器件的正向压降明显上升,通过反射式扫描声学显微镜发现失效器件出现了严重分层。4.研究了4H-SiC JBS二极管在Boost型功率因数校正（Power Factor Correction,PFC）电路中的应用。相较于传统的Si基快恢复二极管（Fast Recovery Diode,FRD）,4H-SiC JBS二极管可以有效提高PFC电路的性能。利用制备的器件搭建了Boost PFC样机分别对两者进行测试,电路开关频率为50 kHz。测试结果显示,当输出功率为1000 W时,相比于传统的Si FRD,使用SiC JBS的整机效率由97%提升至98.13%;当输出功率从400 W变化到1000 W时,Si FRD的工作温度从36.2℃升至96.6℃,而SiC JBS的温度仅仅从27.8℃升至47.8℃,表明SiC JBS对提升PFC电路的性能具有明显优势。
郑丽君[4]（2021）在《基于6H-SiC MPS二极管迅回效应研究分析》文中提出随着电力电子技术的快速发展,以碳化硅（SiC）为材料的第三代宽禁带半导体大功率电力电子器件迅猛发展。SiC以其卓越的机械、化学、物理、热学以及电学特性被广泛应用于驱动逆变器、电源、绿色能源汽车、军事、核工业以及航空航天等方面。SiC二极管是结构简单应用最广泛的功率器件,而混合肖特基/PIN二极管（MPS）是典型的双极型,兼具肖特基二极管（SBD）低导通压降、快速转换和PIN二极管高击穿、低漏电流等优势,但单极模式至双极模式的过渡较为复杂,会出现迅回效应,即电路中出现负阻效应,电路必然会出现振荡,并且导致电路抗浪涌能力减弱,严重时热击穿失效,故抑制迅回效应尤为重要。本文以6H-SiC MPS为研究对象,通过理论建模、结构设计、结构参数与工艺参数的数值仿真等方式,对MPS二极管的正向导通、正向迅回效应以及反向开关特性进行多方面、系统性研究和探讨。主要内容如下:（1）理论建模,从简化模型出发,理论上分析MPS二极管的工作原理以及设计依据。（2）结构设计,基于理论建模,对MPS的P+区、漂移区、衬底区以及其他元胞参数设计,包括区域厚度、宽度、占比、掺杂浓度、接触金属等。（3）数值仿真,基于Silvaco软件,选择合适的物理模型对MPS的正向、反向性能仿真。采用单一变量控制法分别对金属功函数、温度、P+结结深以及肖特基区WS占比进行仿真,探究其对正向迅回效应的影响,考虑能否有效的抑制或消除迅回效应,同时折衷反向恢复特性。通过理论建模与数值仿真,得到以下分析结果:（1）利用金属功函数验证6H-SiC MPS二极管中存在双势垒效应,且势垒不均匀分布。金属功函数增大,开启电压增大,转折电压降低,可以很好的抑制迅回效应。（2）温度升高,正向偏置下,开启电压和转折电压均降低,可以抑制迅回效应;反向偏置下,反向恢复峰值电流增大,开关时间增大,但软恢复能力下降。（3）P+结结深增大,正向偏置下,开启电压增大,但转折电压降低,可以削弱迅回效应,不能完全抑制;反向偏置下,反向恢复峰值电流增大,软恢复能力下降,设计时需结合实际工艺水平,综合考虑。（4）WS占比增大,正向偏置下,开启电压下降,但转折电压增大,会加剧迅回效应的产生;反向偏置下,反向恢复峰值电流下降,软恢复能力增加。本文探究金属功函数、温度、P+结结深以及肖特基区WS占比对6H-SiC MPS的迅回效应的影响,并分析了肖特基区域中央垂直轴线、P+N-结区域垂直轴线以及P+N-结结深处横向扩散区域上转前、转时、转后的空穴载流子的浓度分布。同时折衷考虑反向恢复特性,通过优化结构参数和工艺参数,削弱或抑制迅回效应,可显着提高器件的抗浪涌能力、系统的稳定性和可靠性。
郑丽君,刘春娟,汪再兴,孙霞霞,刘晓忠[5]（2021）在《6H-SiC基MPS二极管正向双势垒特性研究》文中研究表明势垒高度Φ和理想因子n是混合肖特基/PIN （MPS）二极管正向输运下的重要参数,而软度因子是MPS反向恢复能力的衡量指标之一。对6H-SiC基MPS二极管进行结构模拟仿真,验证了双势垒的存在,并研究了温度对正反向特性的影响。结果表明:正向偏压下,温度升高,势垒高度1下降,势垒高度2增大, n1和n2均随温度升高而下降。势垒1区域存在多重复合输运机制,势垒2区域主要以热电子发射输运为主。反向偏压下,反向恢复峰值电压、峰值电流均随温度的升高而增大,但软度因子逐渐趋近于1。
刘春娟,郑丽君,汪再兴,穆洲[6]（2020）在《6H-SiC基混合肖特基/PiN二极管反向恢复及少子特性研究》文中指出反向恢复特性是衡量混合肖特基/PiN（MPS）二极管开关性能最重要的参数之一。本文对6H-SiC基MPS二极管结构参数与反向恢复峰值电流、反向恢复电压之间的关系进行了数值模拟仿真,分析了器件关断过程中过剩少数载流子分布,以此就6H-SiC基MPS器件结构参数对反向恢复特性的影响进行了研究。结果表明:结构参数P+区结深、P+区掺杂浓度的增加,或肖特基区占比的减小,均会引起反向恢复峰值电流、反向恢复峰值电压的增大。究其根本,是器件结构参数改变引起了漂移区下少数载流子发生产生、复合、抽运等一系列变化。综合考虑反向恢复峰值电流、反向恢复峰值电压与软恢复特性,得出6H-SiC基MPS最佳优化参数:P+结深为3.8～4.0μm,肖特基区的占比为48%～56%,P+掺杂浓度为5.0×1018/cm3。
苏琳琳[7]（2020）在《4H-SiC紫外雪崩单光子探测器制备与器件物理研究》文中研究说明对微弱紫外光的有效探测在电晕检测、紫外通讯、国防预警和科学研究等相关领域受到极大的关注。雪崩光电二极管（APD）具有内部增益大、体重小、功耗低、量子效率高和便于集成等优势,是用于单光子探测的主要发展方向。4H-SiC材料具有禁带宽度大、临界电场强、抗辐射性能好、缺陷密度相对小和器件制备工艺相对成熟等特点,是用于紫外APD的首选材料。虽然,国内外多个研究小组已经成功制备出具有单光子探测性能的SiC APD,但目前SiC APD仍然存在单光子探测效率低、器件台面内雪崩击穿不均匀和多像素间击穿电压不均匀等问题。为了理解并逐步解决这些问题,本论文主要从器件工艺、结构优化和器件物理等方面对SiC APD进行了较详细的研究。为了保证器件的稳定工作并降低器件暗电流,SiC APD器件均采用倾斜台面结构以抑制器件台面的边缘电场;Si O2层用于表面钝化以修复刻蚀损伤;并对欧姆接触电极制备工艺进行优化。本文的主要研究工作如下:1.为了减小SiC APD顶部接触层对入射紫外光的吸收,提高器件的量子效率,并保证足够的接触层厚度以实现良好的欧姆接触,我们采用表面刻蚀工艺对器件顶部接触层部分减薄,设计并制备了具有凹槽窗口的SiC APD。经过部分接触层表面减薄,器件的单光子探测效率提高了14%。但是,通过器件在雪崩状态下的热载流子发光图像研究发现过大的接触层刻蚀深度会引起耗尽区电场集聚在接触电极下方,而凹槽窗口下方的电场则偏小,这种非均匀的电场分布与顶部接触层的横向电阻有关,不利于器件单光子探测效率的提升。因此,在设计凹槽窗口SiC APD时,要合理选择接触层刻蚀深度,以保证有效的光吸收和均匀的电场分布。本工作从器件结构角度为SiC APD单光子探测效率的改善提供有效方案。2.为了提高SiC APD的单光子探测效率,需要保证器件台面内发生均匀的雪崩击穿过程。我们首次利用SiC APD在雪崩击穿条件下的热载流子发光研究器件的雪崩均匀性,研究发现器件发光最先出现于上电极的[1120]方向,随过偏压的增加发光区域向[1120]方向延伸。基于此,我们提出了一个物理模型解释该现象:SiC材料的4o偏轴生长和载流子迁移率的各向异性引起光生载流子在被电极收集时发生沿[1120]方向的横向漂移,电极对光生载流子在[1120]和[1120]方向收集效率的差异造成非均匀的载流子积累,随后引起APD内部不均匀的电场屏蔽,最终器件表现为非均匀雪崩击穿。本工作加深了对器件雪崩状态的理解,有利于更合理地设计SiC APD器件结构,为提高器件的单光子探测效率提供重要方向。3.制备了垂直结构SiC nip和pin APD,并分析了两种器件的单光子探测性能和载流子雪崩的物理机制。通过研究器件击穿电压随入射光波长改变的变化规律,明确了两种结构的雪崩机制:在深紫外光探测波段,SiC nip APD的雪崩机制主要为空穴诱导碰撞离化,而SiC pin APD的雪崩机制主要为电子诱导碰撞离化。在4H-SiC材料中,空穴的碰撞离化系数比电子的碰撞离化系数大,所以nip APD具有更低的临界电场和更低的暗计数;同时,由于空穴碰撞离化系数的变化受电场变化的影响相对小,SiC nip APD的增益-过偏压曲线斜率小,更适用于制备紫外成像线阵。对器件工作机理的明确,有助于器件结构优化设计,对改善SiC APD器件性能,提高探测灵敏度和紫外成像阵列制备均具有重要意义。4.SiC APD在进行微弱紫外光探测时需要长期工作在3.3 MV/cm的临界电场条件下,这将使得SiC APD的性能对于材料缺陷非常敏感。为研究材料缺陷对器件性能的具体影响,我们制备了1×128 SiC APD线阵,首先逐一表征了器件的电流-电压特性和单光子探测特性,随后通过熔融KOH腐蚀详细分析器件性能与材料缺陷的对应关系。通过对650个器件的统计分析,可以确定SiC APD有源区中只要有一个位错便会引起SiC APD性能的明显退化,包括暗电流增加、击穿电压减小、暗计数增加以及单光子探测效率降低。同时讨论其物理原因,指出缺陷辅助隧穿是造成这一现象的重要因素。因此,为了进一步提升SiC APD器件性能并实现紫外成像,仍需继续降低SiC外延材料的缺陷密度。本论文首次提出了SiC APD器件台面内非均匀雪崩的物理模型,为器件结构优化设计提供思路;首次详细研究了SiC nip和pin APD器件雪崩倍增的物理机制,指出空穴诱导碰撞离化在降低器件暗计数和实现器件增益一致性方面的优势,对提高器件灵敏度以及紫外成像具有重要指导意义;详细研究了位错与器件性能的对应关系,为SiC材料质量优化和紫外成像提供基础。
廉宇盟[8]（2020）在《JBS功率整流器优化设计的仿真研究》文中研究说明随着电力电子技术的发展,功率半导体器件作为其核心器件得到了广泛的关注和研究。功率MOSFET和IGBT等现代功率整流器件的发展对功率二极管提出了更高的要求,Pi N和肖特基等传统功率二极管的性能急需改善。结势垒控制肖特基（JBS）二极管因为具有肖特基二极管的快速特性和比其更好的反向特性受到了广泛的关注。本文对JBS的工作原理和参数优化进行了探讨和研究。本文首先对肖特基二极管和JBS二极管的结构和工作原理进行了理论分析。在深入理解JBS二极管工作原理的基础上,分别建立了硅50V和4H-SIC 3000V JBS初始结构模型,利用silvaco仿真软件对肖特基二极管和JBS二极管进行了仿真分析,并与理论分析进行了对比,验证了仿真方法的正确性以及JBS二极管较肖特基二极管在性能上的改善。之后对两种器件的结构参数——不同肖特基接触面积和P+区结深对JBS二极管正向特性和阻断特性的影响进行了仿真分析。JBS二极管的正向特性着随P+区面积和结深的增加,电流传导路径发生改变,导电面积减少,使导电特性略有下降。同时由于PN结二维电场的引入,肖特基区域表面电场降低,使得JBS二极管的反向阻断特性有所改善。随P+区面积和结深的增加,反向击穿电压有所增加,反向漏电有所减小,综合正、反特性的仿真分析,给出了硅50V和4H-SIC 3000V JBS二极管优化结构参数:在1.25μm元胞间距的前提下,硅50V JBS二极管的P区接触宽度和结深最佳值分别为0.765μm和0.9μm,3000V 4H-SIC JBS二极管的P+区接触宽度和结深最佳值分别为0.75μm和1.2μm。当P+区结深延伸到接近衬底时,形成了超级结JBS结构,其反向特性得到了大幅度的改善。在分析超级结JBS二极管工作原理的基础上,对其结构进行了仿真,优化设计了P、N柱区的结构参数。在P+区结深和宽度为9μm和0.75μm、N柱区宽度为0.5μm的条件下,其阻断电压可达到200V。论文还对JBS二极管的反向恢复特性进行了仿真分析,验证了JBS依然保留肖特基二极管开关速度快的特点。普通JBS二极管和超级结JBS二极管是在普通肖特基二极管的基础上发展起来的单极型功率二极管,由于PN结的引入极大改善了肖特基二极管的反向特性。通过优化设计结构参数,器件在正向导通、反向阻断和反向恢复三个方面得到了全面的提升。
钮应喜[9]（2020）在《4H-SiC厚膜外延关键技术研究和器件验证》文中研究说明碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料的代表,具有宽禁带、高击穿电场、高电子饱和迁移率、高热导率等优良的物理化学特性,是制备高压、高温、大功率电力电子功率器件的理想材料之一,尤其适合于电力系统的高压应用,可以说是“为电网而生”。经过30多年的发展,SiC电力电子器件在中低压领域已经逐渐成熟,并走向产业化进程,随着终端市场需求的强劲增长,未来几年内将呈现爆发式增长。但是,在高压电力系统领域,由于其超高电压、大电流、大功率的特殊需求,制备相应的功率器件就需要超厚外延层厚度、较低掺杂浓度、大面积和低缺陷密度的高质量厚膜同质外延材料。目前,在厚膜外延材料方面还存在诸多问题,如缺陷密度大难以实现大面积芯片、少子寿命低影响双极器件的电导调制效应等,限制了SiC功率器件在高压电力系统中的应用。本文针对电力系统的特殊需求,对厚膜SiC同质外延材料制备的关键技术开展了针对性地研究,并对研制的外延材料进行了二极管器件验证:1.从理论上分析了SiC同质外延生长机理。针对厚膜外延材料,分析了快速外延生长技术路线,并重点介绍了市场主流的快速外延生长设备。为了准确判定材料的质量,研究了厚度、掺杂浓度、缺陷、少数载流子寿命等参数的表征方法。2.基于在线刻蚀技术,提出了一种用于低缺陷厚膜材料生长的周期性外延生长技术。通过将传统外延生长分解为多个“生长-刻蚀-吹扫-再生长”过程,在外延生长过程中多次停止生长,期间进行“刻蚀-吹扫”工艺,可以及时地处理从腔体上掉落在表面的颗粒物,并抑制其诱导的其他缺陷。通过70μm的厚膜外延实验发现,该技术可使三角形缺陷降低到30%左右,缺陷控制水平达到国内领先水平,同时还可促使BPD向TED转化,实现BPD密度的降低。通过优化气流分布,6英寸外延实现了1.21%的厚度不均匀性和2.5%的掺杂浓度不均匀性,达到国内同行领先水平。3.基于PL和μ-PCD的测试技术,深入地分析研究了制约超厚膜（180μm）SiC外延材料少数载流子寿命的因素。通过PL和μ-PCD mapping对比分析,发现在无缺陷区,少数载流子为3.02μs,三角形表面区的少数载流子寿命为0.77μs,三角形边缘附近（大量层错）的少数载流子寿命为1.34μs。发现在厚膜外延材料中,三角形缺陷对少子寿命的影响要大于层错的影响。4.开展了对增强少子寿命的技术研究,对比了提升少子寿命的三种技术手段。系统地研究了高温氧化、退火、化学机械抛光以及外延工艺等方法对少子寿命的影响。研究发现,通过长时间高温氧化和退火工艺将少子寿命提升到5μs,能够满足高压双极器件的需求,并揭示了高温氧化的机理:在氧化层界面附近的间隙C向外延层中扩散,修复了影响少子寿命的C空位缺陷。其次,通过化学机械抛光技术对SiC外延表面进行处理后,使得整片的少子寿命更加均匀,这是因为化学机械抛光降低了表面复合速率。增大C/Si比（形成富C条件）和化学机械抛光对增强少子寿命有一定的效果,但是都远达不到器件的需要。5.开展了p型外延生长技术研究,研究了p型掺杂机理,实现了在1E16-1E19 cm-3范围可控,获得p型掺杂浓度和TMA流量的线性关系。为了控制p型外延中的缺陷,在p型外延生长前将周期性外延生长技术中特有的“刻蚀-吹扫”工艺引入,由于“刻蚀-吹扫”工艺的刻蚀和清理作用,可以将表面的异物进行刻蚀,并清理干净,为p型外延生长提供了良好的表面状况,抑制了p型外延形貌缺陷的产生,降低了p型外延对器件制造合格率的影响。研究还发现,由于Al掺杂带来的内部应力使得层错缺陷有所提升,通过光致发光检测（PL）和缺陷腐蚀分析了其形成机理:Al掺杂产生的晶格应力使得在界面处形成位错得到释放,然后在外延生长过程中又转化成了层错。6.对制备的6英寸、70μm的厚膜4H-SiC外延材料进行了有源区为67mm2,电压为6500V的二极管器件验证。研究结果表明,当正向偏置电压从0扫描到5 V时,JBS二极管表现出良好的正向特性。当正向电流达到25A时,二极管的压降小于2.89V。二极管反向漏电流达到10μA时,二极管的反向击穿电压达到7800V,击穿效率达到82%;正反向都达标的芯片占比60%。通过Pi N二极管流片,验证了少子寿命提升对Pi N二极管正向特性的改善;同时,验证了低缺陷密度（尤其是低BPD）对于改善正向电压退化现象和对器件制造合格率提升的作用。研究了外延缺陷对器件性能的影响,发现三角形、滴落物缺陷对器件的击穿电压及漏电流均有较大影响,会大大降低反向击穿电压,并且影响程度较薄外延对中低压器件的影响更加严重。在厚膜外延中必须重点进行控制。
窦文涛[10]（2020）在《6英寸N型4H-SiC单晶衬底材料研究》文中研究说明宽禁带碳化硅半导体是继硅半导体之后新近发展起来的新一代功率半导体,主要应用于电力电子、微波电子、光电子等领域,可大幅降低系统功耗,大幅提高能量转换效率,大幅减小系统体积,涉及国防军工、航空航天、微波通讯、高端装备制造、新能源、半导体照明等众多国家鼓励发展的战略行业,对于保障国防安全,发展高端装备制造业,实现产业升级换代具有重大意义。随着碳化硅产业链的不断发展,下游产业对碳化硅衬底的需求量持续增大,同时对品质提出了更高的要求。本文以实现6英寸N型4H-SiC单晶衬底的产业化为目标,采用自主研发设计的单晶生长设备,进行单晶缺陷控制方法研究,并成功实现6英寸衬底加工,获得了高质量的6英寸N型4H-SiC单晶衬底。在此基础上制备了高压大功率肖特基二极管,验证衬底材料的实用性。本文的主要研究工作为:1、采用数值模拟方法分析碳化硅单晶生长的热场分布,根据单晶生长的理想温场要求,研究了中频电源频率、炉膛直径、保温厚度、坩埚长度等参数对于温场的影响,优化了加热系统的结构;围绕优化的温场结构,对生长设备进行了集成设计,并提高了自动化水平和安全等级,形成了可稳定、可靠运行的设备整体。2、研究多型、微管及位错等缺陷的形成机制及影响因素,并据此优化了生长温度,生长速率,温度梯度,籽晶质量等关键缺陷控制参数,成功实现了 4H晶型比例100%,微管密度小于0.1个/cm2,贯穿螺型位错（TSD）密度低于1000/cm2,基平面位错（BPD）密度低于2000/cm2。3、研究6英寸衬底加工工艺,分析了固结金刚石多线切割中线张力、线速度、进刀速度等因素对切割质量的影响及化学机械抛光过程中所使用的氧化剂、添加剂对衬底表面粗糙度、平整度等的影响,据此优化了切割及化学机械抛光工艺,使衬底的翘曲度降低到20 μm以下。4、基于自主生产的6英寸N型碳化硅衬底进行器件验证,根据器件仿真、DOE实验和工艺精度能力,对JBS的结势垒区和肖特基区的面积比例、线宽比例、形状等结构进行了优化设计,同时研究并优化了外延,介质沉积,高温离子注入等关键制备工艺,最终制备了 1200V/12A、1200V/35A肖特基二极管,测试结果表明,器件性能已经与国际一流产品相当。
二、4H-SiC混合PiN/Schottky（MPS）二极管的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、4H-SiC混合PiN/Schottky（MPS）二极管的研究（论文提纲范文）
（1）一种具有三维p型埋层的超高压4H-SiC混合PiN肖特基二极管（英文）（论文提纲范文）
| 1 Introduction |
| 2 Device structure and fabrication procedure |
| 3 Simulation results and discussion |
| 3.1 Static forward conduction characteristics |
| 3.2 Static reverse blocking characteristics |
| 3.3 Switching characteristics |
| 4 Conclusions |
| Contributors |
| Conflict of interest |
（2）碳化硅MPS二极管的设计、工艺与建模研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 .碳化硅材料 |
| 1.1.1 .碳化硅材料的晶体结构 |
| 1.1.2 .碳化硅材料的特性参数 |
| 1.2 .碳化硅功率二极管的发展历程 |
| 1.2.1 .SiC JBS二极管 |
| 1.2.2 .SiC MPS二极管 |
| 1.3 .碳化硅功率二极管浪涌过程结温估算 |
| 1.4 .本文研究的重要意义和主要内容 |
| 1.4.1 .本文研究的重要意义 |
| 1.4.2 .本文研究的主要内容 |
| 第2章 SiC MPS二极管的仿真设计与工艺开发 |
| 2.1 .SiC MPS/JBS二极管的元胞结构 |
| 2.2 .外延层掺杂浓度和厚度的设计 |
| 2.2.1 .基于雪崩击穿判据计算外延层击穿电压 |
| 2.2.2 .击穿电压固定下的允许外延厚度 |
| 2.2.3 .外延层耐压固定下的最佳外延层参数 |
| 2.3 .SiC MPS二极管的仿真设计 |
| 2.3.1 .器件数值仿真技术和模型简介 |
| 2.3.2 .仿真设计优化 |
| 2.4 .SiC MPS二极管的工艺开发 |
| 2.4.1 .SiC MPS二极管的工艺步骤 |
| 2.4.2 .P型欧姆接触工艺研究 |
| 2.5 .本章小结 |
| 第3章 SiC MPS二极管的特性测试 |
| 3.1 .静态测试结果 |
| 3.1.1 .自制器件之间的静态特性对比 |
| 3.1.2 .自制器件与商业器件的静态性能对比 |
| 3.2 .动态特性测试结果 |
| 3.3 .浪涌可靠性测试结果 |
| 3.3.1 .单次浪涌可靠性测试 |
| 3.3.2 .器件的高温静态Ⅰ-Ⅴ特性分析 |
| 3.3.3 .二极管浪涌过程电学行为模式 |
| 3.3.4 .自制器件与商业器件的浪涌可靠性对比 |
| 3.3.5 .二极管抗浪涌电流冲击能力比较 |
| 3.3.6 .重复性浪涌可靠性测试 |
| 3.4 .本章小结 |
| 第4章 带场限环终端的功率器件外延参数提取算法 |
| 4.1 .传统反推算法及其局限性 |
| 4.2 .场限环下方耗尽区的扩展规律 |
| 4.3 .耗尽区纵向扩展深度和横向扩展宽度之间的关系 |
| 4.4 .反推算法的建立 |
| 4.5 .本章小结 |
| 第5章 电热耦合浪涌结温计算模型 |
| 5.1 .热阻、热容和RC热路模型 |
| 5.1.1 .基本概念 |
| 5.1.2 .热阻抗的测量与结构函数 |
| 5.2 .浪涌结温的直接计算法 |
| 5.2.1 .商业器件的热阻抗测试 |
| 5.2.2 .浪涌过程的计算 |
| 5.3 .电热耦合结温计算模型的理论基础 |
| 5.4 .电热耦合结温计算模型的具体实现步骤 |
| 5.4.1 .RC网络传递函数的计算 |
| 5.4.2 .结温计算的具体步骤 |
| 5.5 .计算实例 |
| 5.5.1 .器件的热学特性的建模 |
| 5.5.2 .器件的电学特性的建模 |
| 5.5.3 .浪涌过程的结温计算 |
| 5.5.4 .衬底减薄技术对浪涌能力的提升 |
| 5.6 .本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 .本文总结 |
| 6.2 .未来展望 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间所取得的科研成果 |
| 发表和录用的文章 |
| 授权和受理的专利 |
（3）4H-SiC JBS二极管的设计与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 4H-SiC二极管发展现状 |
| 1.2.2 4H-SiC二极管可靠性研究现状 |
| 1.2.3 4H-SiC二极管应用现状 |
| 1.3 论文的主要内容与组织架构 |
| 第二章 4H-SiC JBS二极管结构设计与仿真研究 |
| 2.1 外延层参数设计 |
| 2.2 仿真平台介绍 |
| 2.2.1 Silvaco仿真软件 |
| 2.2.2 物理模型 |
| 2.3 有源区结构仿真 |
| 2.4 终端结构仿真 |
| 2.4.1 结终端扩展结构 |
| 2.4.2 场限环结构 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 4H-SiC JBS二极管的制备与电学输运机制研究 |
| 3.1 器件制备与基本电学特性表征 |
| 3.1.1 器件制备流程及关键工艺 |
| 3.1.2 基本电学特性测试 |
| 3.2 金属-半导体接触研究 |
| 3.2.1 肖特基接触机理及测试研究 |
| 3.2.2 欧姆接触机理及测试研究 |
| 3.3 4H-SiC JBS二极管电学特性研究 |
| 3.3.1 正向变温I-V特性 |
| 3.3.2 反向变温I-V特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 4H-SiC JBS二极管的可靠性研究 |
| 4.1 正向浪涌实验 |
| 4.1.1 正向浪涌测试方法 |
| 4.1.2 测试结果及分析 |
| 4.2 高温高湿反偏实验 |
| 4.2.1 H_3TRB实验方法 |
| 4.2.2 测试结果与分析 |
| 4.3 间歇寿命老化实验 |
| 4.3.1 IOL实验方法 |
| 4.3.2 实验结果与分析 |
| 4.4 温度循环老化实验 |
| 4.4.1 TC实验方法 |
| 4.4.2 实验结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于4H-SiC JBS二极管的Boost PFC电路应用分析 |
| 5.1 PFC电路简介 |
| 5.1.1 PFC电路原理 |
| 5.1.2 输出二极管损耗分析方法 |
| 5.2 电学参数测试与分析 |
| 5.2.1 直流参数测试 |
| 5.2.2 反向恢复特性对比 |
| 5.3 PFC电路性能测试 |
| 5.3.1 PFC电路实验方法 |
| 5.3.2 PFC实验结果对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间取得的成果 |
（4）基于6H-SiC MPS二极管迅回效应研究分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 碳化硅材料简介 |
| 1.1.1 碳化硅材料的发展历程 |
| 1.1.2 碳化硅材料的特性 |
| 1.2 碳化硅功率器件及MPS二极管现状分析 |
| 1.2.1 碳化硅功率器件的研究现状 |
| 1.2.2 MPS二极管现状分析 |
| 1.3 MPS的迅回效应研究意义 |
| 1.4 论文主要内容和结构安排 |
| 2 6H-SiC MPS的基本理论 |
| 2.1 6H-SiC MPS的结构 |
| 2.2 6H-SiC MPS的工作原理 |
| 2.2.1 金属-半导体接触 |
| 2.2.2 6H-SiC MPS的正向导通特性 |
| 2.2.3 6H-SiC MPS的反向击穿特性 |
| 2.2.4 6H-SiC MPS的反向恢复特性 |
| 2.3 6H-SiC MPS的迅回效应 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 6H-SiC MPS二极管的结构设计及设计方法 |
| 3.1 仿真软件的简介 |
| 3.2 仿真模型的选择 |
| 3.2.1 Shockley-Read-Hall复合模型 |
| 3.2.2 迁移率模型 |
| 3.2.3 碰撞电离模型 |
| 3.2.4 晶格加热模型 |
| 3.3 6H-SiC MPS结构参数设计 |
| 3.3.1 P~+区设计 |
| 3.3.2 漂移区的设计 |
| 3.3.3 其它元胞参数的设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 6H-SiC MPS二极管迅回效应的特性仿真 |
| 4.1 6H-SiC MPS二极管的特性 |
| 4.1.1 正向开启特性 |
| 4.1.2 正向迅回效应 |
| 4.1.3 反向恢复特性 |
| 4.1.4 小结 |
| 4.2 金属功函数对MPS特性的影响 |
| 4.2.1 双势垒特性 |
| 4.2.2 迅回效应 |
| 4.2.3 小结 |
| 4.3 温度对MPS特性的影响 |
| 4.3.1 迅回效应 |
| 4.3.2 反向恢复特性 |
| 4.3.3 小结 |
| 4.4 P+结结深对MPS特性的影响 |
| 4.4.1 迅回效应 |
| 4.4.2 反向恢复 |
| 4.4.3 小结 |
| 4.5 W_S占比对MPS特性的影响 |
| 4.5.1 迅回效应 |
| 4.5.2 反向恢复 |
| 4.5.3 小结 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
（6）6H-SiC基混合肖特基/PiN二极管反向恢复及少子特性研究（论文提纲范文）
| 1 器件结构及反向恢复特性 |
| 1.1 MPS结构设计 |
| 1.2 MPS反向恢复特性 |
| 2 结果与讨论 |
| 2.1 P+ 区结深对反向恢复特性的影响 |
| 3.2 肖特基区占比对反向恢复特性的影响 |
| 3.3 P+ 区掺杂浓度对反向恢复特性的影响 |
| 4 结论 |
（7）4H-SiC紫外雪崩单光子探测器制备与器件物理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 紫外光电探测器 |
| 1.1.1 紫外光电探测器的应用 |
| 1.1.2 紫外光电探测器的发展 |
| 1.2 雪崩光电二极管 |
| 1.2.1 雪崩光电二极管的工作原理 |
| 1.2.2 雪崩光电二极管的性能参数 |
| 1.3 4H-SiC材料的技术优势 |
| 1.3.1 宽禁带半导体材料优势 |
| 1.3.2 4H-SiC材料的基本特性 |
| 1.3.3 4H-SiC材料的发展现状 |
| 1.4 4H-SiC紫外雪崩单光子探测器的发展现状 |
| 1.5 4H-SiC紫外雪崩单光子探测器的机遇与挑战 |
| 1.6 本论文的主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 4H-SiC APD的器件制备和测试方法 |
| 2.1 SiC APD的器件制备 |
| 2.1.1 清洗工艺 |
| 2.1.2 台面制备 |
| 2.1.3 表面钝化 |
| 2.1.4 欧姆电极制备 |
| 2.2 SiC APD的测试系统 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 凹槽窗口4H-SiC紫外雪崩光电探测器 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 4H-SiC APD凹槽窗口设计 |
| 3.3 凹槽窗口4H-SiC APD的基本性能表征 |
| 3.4 凹槽窗口4H-SiC APD的刻蚀深度优化分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 4H-SiC APD台面内雪崩均匀性和物理机制研究 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 面向热载流子发光研究的4H-SiC APD电极结构设计 |
| 4.3 4H-SiC APD的热载流子发光均匀性研究 |
| 4.4 4H-SiC APD非均匀热载流子发光的物理模型 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 4H-SiC nip和 pin APD性能比较和雪崩机制研究 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 4H-SiC nip和 pin APD器件设计 |
| 5.3 4H-SiC nip和 pin APD的基本性能表征 |
| 5.4 4H-SiC nip和 pin APD载流子雪崩倍增的物理机制分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 4H-SiC APD器件性能与材料缺陷的关联性研究 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 1×128 4H-SiC APD线阵的设计与制备 |
| 6.3 1×128 4H-SiC APD线阵的基本性能表征 |
| 6.4 1×128 4H-SiC APD线阵的材料缺陷与器件性能对比研究 |
| 6.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文研究工作总结 |
| 7.2 论文的创新性 |
| 7.3 工作展望 |
| 发表论文目录 |
| 致谢 |
（8）JBS功率整流器优化设计的仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 功率半导体器件的种类及发展趋势 |
| 1.2 二极管的种类及发展趋势 |
| 1.3 JBS二极管的发展现状 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 第2章 JBS二极管结构以及工作原理 |
| 2.1 肖特基二极管 |
| 2.1.1 肖特基二极管结构 |
| 2.1.2 肖特基二极管工作原理 |
| 2.1.3 肖特基二极管的优缺点 |
| 2.2 JBS二极管 |
| 2.2.1 JBS二极管结构 |
| 2.2.2 JBS二极管工作原理 |
| 2.2.3 JBS二极管正向导通原理 |
| 2.2.4 JBS二极管反向阻断原理 |
| 2.3 总结 |
| 第3章 JBS二极管初始结构模型的建立 |
| 3.1 结构参数选取思路 |
| 3.2 SiJBS二极管的结构参数 |
| 3.2.1 纵向参数选择 |
| 3.2.2 横向参数和金属功函数选择 |
| 3.3 4H-Si C JBS二极管的结构参数 |
| 3.3.1 纵向参数确定 |
| 3.3.2 横向参数和金属功函数确定 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 SiJBS二极管的优化仿真分析 |
| 4.1 Silvaco TCAD |
| 4.2 SiJBS二极管的结构仿真 |
| 4.3 SiJBS二极管的正向特性仿真研究 |
| 4.3.1 JBS和 SBD二极管的正向特性仿真对比 |
| 4.3.2 肖特基接触宽度对正向特性的影响 |
| 4.3.3 PN结结深对正向特性的影响 |
| 4.4 SiJBS二极管的阻断特性仿真研究 |
| 4.4.1 JBS和 SBD二极管的阻断特性仿真对比 |
| 4.4.2 肖特基接触宽度对阻断特性的影响 |
| 4.4.3 PN结结深对阻断特性的影响 |
| 4.5 SiJBS二极管的反向恢复特性仿真研究 |
| 4.5.1 肖特基二极管的反向恢复特性仿真研究 |
| 4.5.2 JBS二极管的反向恢复特性仿真研究 |
| 4.6 SiJBS二极管横纵参数优化设计 |
| 4.7 超级结SiJBS二极管 |
| 4.7.1 超级结理论 |
| 4.7.2 SiSJ JBS结构和工作原理 |
| 4.7.3 仿真对比 |
| 第5章 4H-SIC JBS二极管的优化仿真分析 |
| 5.1 4H-SIC JBS二极管的结构仿真 |
| 5.2 4H-SIC JBS二极管的正向特性仿真研究 |
| 5.2.1 JBS和 SBD二极管的正向特性仿真对比 |
| 5.2.2 肖特基接触宽度对正向特性的影响 |
| 5.2.3 PN结结深对正向特性的影响 |
| 5.3 4H-SIC JBS二极管的阻断特性仿真研究 |
| 5.3.1 JBS和 SBD二极管的阻断特性仿真对比 |
| 5.3.2 肖特基接触宽度对阻断特性的影响 |
| 5.3.3 PN结结深对阻断特性的影响 |
| 5.4 SIC JBS二极管的反向恢复特性仿真研究 |
| 5.4.1 肖特基二极管的反向恢复特性仿真研究 |
| 5.4.2 JBS二极管的反向恢复特性仿真研究 |
| 5.5 4H-SIC JBS 二极管的横纵比结构优化 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（9）4H-SiC厚膜外延关键技术研究和器件验证（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 SiC材料简介 |
| 1.3 SiC材料在电网系统方面的应用 |
| 1.4 厚膜Si C外延材料和高压Si C功率器件的研究现状 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 厚膜SiC外延研究状况 |
| 1.4.3 高压器件的研究现状及缺陷对器件性能的影响 |
| 1.4.4 存在的问题 |
| 1.5 本文主要工作 |
| 第二章 SiC外延生长技术及表征方法 |
| 2.1 4H-SiC同质外延生长机理 |
| 2.1.1 CVD的基本原理 |
| 2.1.2 SiC外延台阶流控制生长方法 |
| 2.1.3 快速外延生长技术 |
| 2.1.4 外延的主要工艺参数 |
| 2.2 4H-Si C快速外延CVD设备 |
| 2.2.1 Si C快速水平CVD外延设备 |
| 2.2.2 Si C快速垂直CVD外延设备 |
| 2.3 4H-SiC外延中缺陷的形成及转化 |
| 2.4 4H-SiC外延材料的表征方法 |
| 2.4.1 外延层厚度测试 |
| 2.4.2 外延层掺杂浓度测试 |
| 2.4.3 缺陷测试 |
| 2.4.4 少数载流子寿命测试 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 大尺寸厚膜SiC外延关键技术 |
| 3.1 快速外延技术 |
| 3.1.1 仿真模型 |
| 3.1.2 仿真结果与实验对比 |
| 3.2 生长速率对表面形貌的影响 |
| 3.2.1 实验设计 |
| 3.2.2 讨论与分析 |
| 3.3 生长温度对SiC外延的影响 |
| 3.3.1 实验设计 |
| 3.3.2 讨论与分析 |
| 3.4 周期性外延生长技术研究 |
| 3.4.1 实验设计 |
| 3.4.2 讨论与分析 |
| 3.5 大尺寸高均匀性厚膜外延生长 |
| 3.5.1 实验设计 |
| 3.5.2 讨论与分析 |
| 3.6 少数载流子寿命研究 |
| 3.6.1 厚膜SiC外延少子寿命影响因素分析 |
| 3.6.2 增强少子寿命的技术研究 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 p型SiC外延生长技术 |
| 4.1 p型外延掺杂机理 |
| 4.2 实验设计 |
| 4.3 p型掺杂浓度的控制 |
| 4.4 p型外延后缺陷的演变 |
| 4.5 P型外延中Al原子掺杂带来的应力释放问题 |
| 4.5.1 缺陷形式释放-层错形成机理 |
| 4.5.2 力学性能的变化 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 高压SiC功率器件验证 |
| 5.1 SiC二极管外延材料设计 |
| 5.2 SiC二极管器件流片验证 |
| 5.2.1 二极管器件工艺 |
| 5.2.2 JBS二极管的流片结果 |
| 5.2.3 PiN二极管的流片结果 |
| 5.2.4 缺陷对器件性能的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结束语 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）6英寸N型4H-SiC单晶衬底材料研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究方案 |
| 第二章 大尺寸单晶生长设备研制和单晶生长 |
| 2.1 6英寸SiC单晶生长设备的设计与制造 |
| 2.1.1 设计流程与目标 |
| 2.1.2 热场模拟 |
| 2.1.3 设备系统建立 |
| 2.1.4 设备制造 |
| 2.2 6英寸N型4H-SiC单晶生长 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 衬底的缺陷控制和加工 |
| 3.1 缺陷控制 |
| 3.1.1 降低微管密度 |
| 3.1.2 降低位错密度 |
| 3.2 6英寸碳化硅单晶衬底加工 |
| 3.2.1 6英寸SiC单晶衬底加工流程 |
| 3.2.2 6英寸SiC单晶切割研究 |
| 3.2.3 6英寸SiC单晶衬底抛光研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 SiC SBD器件验证 |
| 4.1 工艺技术基础 |
| 4.2 器件设计基础 |
| 4.3 工艺技术方案 |
| 4.3.1 SiC外延快速生长 |
| 4.3.2 介质淀积与表面钝化 |
| 4.3.3 高温注入及退火 |
| 4.4 SiC SBD性能检测 |
| 4.4.1 1200V/12A二极管静态特性测试 |
| 4.4.2 1200V/12A二极管动态特性测试 |
| 4.4.3 1200V/35A二极管静态特性测试 |
| 4.4.4 1200V/35A二极管动态参数测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、4H-SiC混合PiN/Schottky（MPS）二极管的研究（论文参考文献）
- [1]一种具有三维p型埋层的超高压4H-SiC混合PiN肖特基二极管（英文）[J]. 杨帅,张晓东,曹安,雒文瑜,张光磊,彭博,赵晋津. Journal of Central South University, 2021
- [2]碳化硅MPS二极管的设计、工艺与建模研究[D]. 吴九鹏. 浙江大学, 2021(09)
- [3]4H-SiC JBS二极管的设计与应用研究[D]. 姜玉德. 江南大学, 2021(01)
- [4]基于6H-SiC MPS二极管迅回效应研究分析[D]. 郑丽君. 兰州交通大学, 2021
- [5]6H-SiC基MPS二极管正向双势垒特性研究[J]. 郑丽君,刘春娟,汪再兴,孙霞霞,刘晓忠. 量子电子学报, 2021(01)
- [6]6H-SiC基混合肖特基/PiN二极管反向恢复及少子特性研究[J]. 刘春娟,郑丽君,汪再兴,穆洲. 电子元件与材料, 2020(10)
- [7]4H-SiC紫外雪崩单光子探测器制备与器件物理研究[D]. 苏琳琳. 南京大学, 2020(12)
- [8]JBS功率整流器优化设计的仿真研究[D]. 廉宇盟. 沈阳工业大学, 2020(01)
- [9]4H-SiC厚膜外延关键技术研究和器件验证[D]. 钮应喜. 西安电子科技大学, 2020
- [10]6英寸N型4H-SiC单晶衬底材料研究[D]. 窦文涛. 西安电子科技大学, 2020(05)