摘要：自主设计和制备了一种耐压超过20 kV的超高压碳化硅(SiC)N沟道绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)器件。通过仿真设计优化了器件结构,同时结合自支撑衬底剥离技术、背面激光退火技术以及载流子寿命提升技术,成功在N型SiC衬底上制备了SiC N沟道IGBT器件。测试结果表明,该器件阻断电压为20.08 kV时,漏电流为50μA。当栅电极施加20 V电压,集电极电流为20 A时,器件的导通电压为6.0 V,此时器件的微分比导通电阻为27 mΩ·m^(2)。该值仅为15 kV SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)比导通电阻的1/7,充分显示出SiC N沟道IGBT器件作为双极型器件在高阻断电压、高导通电流密度等方面的突出优势。

摘要：报道了一款阻断能力为12kV的4H-SiC N沟道绝缘栅双极型场效应晶体管(IGBT)。器件为穿通型IGBT,漂移层厚度为120μm,掺杂浓度为2e14cm^(-3);缓冲层厚度为3μm,掺杂浓度为4e16cm^(-3)。为缓解器件主结边缘处的电场集中效应,采用了结终端扩展(JTE)终端结构。流片测试结果表明,栅极电压20V,集电极正向电流为24A/cm^2时,比导通电阻为140mΩ·cm^2。栅极和发射极短接,集电极电压为13kV时,漏电流小于10μA。

摘要：设计了一种阻断电压大于1 200V的碳化硅(SiC)MOSFET器件。采用有限元仿真的方法对器件的终端电场分布进行了优化。器件采用12μm厚、掺杂浓度为6e15cm-3的N型低掺杂区。终端保护结构采用保护环结构。栅压20V、漏压2V时,导通电流大于13A,击穿电压达1 900V。

摘要：针对6 500 V SiC器件的阻断电压要求,采用有限元仿真软件对场限环终端结构进行了设计优化。相比于通常的恒定环间距增量场限环终端设计,本项研究采用三段不同的环间距增量终端环结构。该结构场限环终端的优势在于SiC器件表面的峰值电场强度控制在1MV/cm以下,体内的峰值电场强度在2.4MV/cm以下,有效减小了实际工艺中环注入窗口的工艺偏差引起的环间距拉偏对峰值电场强度的影响。环间距拉偏结果显示,在-0.2^+0.2μm的偏差范围内,器件表面(SiO_2/SiC交界处)的峰值电场强度并没有升高,只是峰值的位置发生了改变。最后利用了所设计的场限环终端进行了实际流片。测试结果显示,当施加6 500V的反向电压,漏电流小于10μA。

摘要：介绍了一种常开型高压4H-SiC JFET的仿真与制造工艺。通过仿真对器件结构和加工工艺进行优化,指导下一步的工艺改进。在N+型4H-SiC衬底上生长掺杂浓度(ND)为1.0×1015 cm-3,厚度为50μm的N-外延层,并采用本实验室开发的SiC JFET工艺进行了器件工艺加工。通过测试,当栅极偏压VG=-6V时,研制的SiC JFET可以阻断3 000V电压;当栅极偏压VG=7V、漏极电压VD=3V时,正向漏极电流大于10A,对应的电流密度为100A/cm2。

摘要：设计并实现了一种阻断电压为1 200V、正向电流40A的碳化硅(SiC)肖特基势垒二极管(SBD)。采用有限元仿真的方法对器件的有源区和终端保护参数进行了优化。器件采用10μm厚度掺杂浓度为6E15cm-3的外延材料,终端保护采用浮空场限制环。正向电压1.75V时,导通电流达到40A。

摘要：设计了一种耐压超过14kV的4H-SiC超高压PiN二极管。外延材料N-层掺杂浓度3.0×10^(14) cm^(-3),厚度140μm。通过模拟仿真,采用台面结合双JTE结终端保护结构,器件实现了14kV以上耐压,正向导通电流1A。

摘要：自2017年报道SiC(碳化硅)功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)技术进展以来,针对器件比导通电阻(RON,SP)高等问题不断优化器件结构设计,本课题组改进关键加工工艺,使1200 V SiC MOSFET的RON,SP从8 mΩ·cm^2降低到4.8 mΩ·cm^2。与此同时,本课题组采用新一代SiC MOSFET设计和工艺技术研制出6.5 kV、10 kV以及15 kV等高压低导通电阻SiC MOSFET,其中10 kV和15 kV器件的比导通电阻分别为144 mΩ·cm^2和204 mΩ·cm^2,接近单极型SiC器件的理论极限。

摘要：基于有限元仿真的方法对6 500 V15 A4H-SiC肖特基二极管开展了材料结构、有源区结型势垒肖特基（JBS）结构和终端保护结构的优化设计。基于4英寸（1英寸=2.54 cm）n型4H-SiC导电衬底,采用厚度为55μm、杂质浓度为9×1014 cm-3的外延材料、48个宽度为3.0μm浮空场限环实现了一款反向击穿电压大于6 500 V的4H-SiC JBS二极管。电特性测试结果表明,室温下正向电流为15 A时,正向电压为2.9 V,开启电压为1.3 V;150℃下正向电流为15 A时,正向电压为5.2 V,开启电压为1.2 V。

摘要：碳化硅(SiC)功率金属-氧化物半导体场效应管(MOSFET)以其优越的性能受到广泛关注,但受限于器件设计和工艺技术水平,器件的潜力尚未得到充分发挥。介绍了SiC功率MOSFET的结构设计和加工工艺,采用一氧化氮(NO)栅氧退火工艺技术研制出击穿电压为1 800 V、比导通电阻为8mΩ·cm^2的SiC MOSFET器件,测试评价了器件的直流和动态特性,关断特性显著优于Si IGBT。评估了SiC MOSFET器件栅氧结构的可靠性,器件的栅氧介质寿命及阈值电压稳定性均达到工程应用要求。