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碳化硅离子注入及欧姆接触研究

本文对SiC离子注入和欧姆接触进行了深入的研究。本文从金属半导体接触的实验过程入手,阐述了本文所建立的SiC欧姆接触模型所涉及到的半导体器件物理理论,包括金属半导体肖特基接触理论、Nn异质结理论和nn~+理论。根据大量的实验文献,研究了金属半导体界面在高温退火过程中发生的反应和生成物,分别对p型和n型的SiC欧姆接触的载流子输运机理进行深入的研究,提出了说明p型和n型欧姆接触形成的能带模型,即渐变异质结结构模型,并且对本文所提出的模型使用器件模拟软件ISE TCAD进行了二维I-V特性模拟验证,对n型和p型SiC欧姆接触提出了统一的物理模型。在p型和n型SiC欧姆接触的已有工艺基础上,进行欧姆接触制造工艺的改进,以期达到良好的稳定性。对欧姆接触的制造和工艺具有一定的指导意义。按照前面对SiC欧姆接触模型的研究,设计了相关的实验。在介绍实验流程之前,首先介绍了SiC中的杂质、离子注入技术、离子注入存在的问题,以及离子注入后的退火过  (本文共64页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
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碳化硅离子注入及欧姆接触的研究

本文对碳化硅离子注入和欧姆接触的特性进行了深入的研究,分析了不同晶型和沟道效应对于离子注入结果的影响,分别给出了蒙特卡罗模拟软件TRIM对P、N、Al离子注入SiC中杂质浓度分布的模拟结果,该结果给出了离子注入实验中的注入能量和剂量值。研究了TRIM模拟的结果和实验值之间存在的差异,发现可以用PearsonⅣ型函数对TRIM模拟的结果进行修正,能适当的解决沟道效应的影响。研究了获得低阻高稳定性的欧姆接触的方法和途径。分别提出n型和p型SiC欧姆接触的形成机理能带模型,给出了选用适当欧姆接触金属的方法,讨论了欧姆接触稳定性,研究了制备良好欧姆特性的欧姆接触工艺条件。为了减少工艺难度,研究了同时制作n型和p型SiC欧姆接触的可行性,为以后改进工艺提供了依据。设计出制备高性能欧姆接触的工艺流程,讨论了制备中可能遇到的问题并提出了解决方法并进行了实验流片。本文的工作不仅对碳化硅离子注入模拟方法提出了新的思路和见解,而且还提出了说明SiC...  (本文共58页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
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SiC器件欧姆接触的理论和实验研究

碳化硅(SiC)是近十几年来迅速发展起来的宽禁带半导体材料之一。与广泛应用的半导体材料Si,Ge以及GaAs相比,SiC材料具有宽禁带、高击穿电场、高载流子饱和漂移速率、高热导率、高功率密度等等许多优点,是制备高温、大功率、高频器件的理想材料,但是在SiC器件的制造工艺中仍然存在很多问题和困难,严重制约了SiC器件发展。对于器件的欧姆接触,低比接触电阻和高稳定性是决定器件性能的两个重要因素。因此为了充分的发挥碳化硅材料的优势,在其器件工艺中欧姆接触的制作工艺具有非常重要的位置。而目前碳化硅材料的欧姆接触存在着种种问题:(1)接触金属层成分和厚度不确定;(2)形成欧姆接触的合金化退火工艺的时间、温度、氛围等工艺参数相差很大;(3)得到的欧姆接触比接触电阻结果参差不齐,可重复性差;(4)欧姆接触形成的机理及物理模型还不够清楚等。大量的研究工作都是着眼于在对比实验结果的基础上进行工艺的优化,而较少的从形成欧姆接触的理论和机理角度进行研...  (本文共114页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
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4H-SiC同质外延薄膜及其高压肖特基二极管器件研究

4H-SiC材料和高压4H-SiC肖特基二极管(SBD)器件具有优越的性能,在国民经济和军事等诸多领域有着广泛的应用前景,例如电力电子领域就是最具代表性的工程应用领域之一。高质量的厚外延层4H-SiC材料是制造高压SBD器件基础。但毋庸讳言,无论从4H-SiC外延材料生长还是高压SBD器件的制造中依然存在很多问题和困难,严重制约了高压4H-SiC SBD器件发展。国内4H-SiC单晶外延材料制备和4H-SiC SBD器件研制起步较晚,对4H-SiC宽禁带半导体和4H-SiC SBD器件关键理论问题缺乏深入、细致和系统的研究,使得我国的整体水平与国际先进水平尚存明显差距,主要存在以下问题:(1)高质量4H-SiC外延薄膜的生长机理和关键工艺尚未完全搞清;(2)没有一套系统完整4H-SiC单晶同质外延的表征测量方法;(3)高压SiC SBD器件所采用的结终端结构缺乏准确数据;(4)4H-SiC SBD器件关键制造工艺还未解决。在此背...  (本文共125页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
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新型碳化硅功率二极管的研究

随着绿色高效能源转换的迫切要求和电力电子技术的不断发展,以硅材料为基础的传统电力电子器件的物理局限性日益显现,严重制约了器件的工作电压、工作电流、工作频率、工作温度、耗散功率和抗辐射等性能的提高。碳化硅材料作为新一代卓越的宽禁带半导体材料,使得碳化硅器件将成为绿色能源革命时代的代表性器件。目前碳化硅器件已经取得了令人瞩目的成就,在一些重要的能源领域开始逐步取代硅基电力电子器件,并初步展现出其巨大的潜力。在多种器件类型中,碳化硅二极管作为一种应用最为广泛也最简单的器件结构,首先得到了商业化发展,但其理论研究还需要得到进一步的完善,而且碳化硅二极管的工艺技术存在一些技术难点,对于国内刚刚起步的碳化硅器件研究来说更是如此,因此本文针对低压(1700V)和高压(6000V)两种电压等级,对碳化硅结势垒肖特基二极管进行了结构设计、理论建模和工艺实验多方面的系统性研究,并对一种夹断型势垒新型二极管进行了研究和探讨,主要包括以下内容:为了改善...  (本文共143页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
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碳化硅场效应器件的模型及关键工艺技术研究

新型宽禁带半导体材料SiC兼有高饱和电子漂移速度、高击穿电场、高热导率等特点,在高温、大功率、高频、光电子、抗辐射等领域具有广阔的应用前景。作为最重要的SiC器件,SiC场效应器件(主要指SiC金属—半导体场效应晶体管,MESFET和金属—氧化物—半导体场效应晶体管,MOSFET)以及基于MOS技术的SiC CMOS电路更是受到了广泛的关注。虽然目前碳化硅材料、场效应器件技术已取得很大的进展,但在理论模型及器件工艺方面仍有较多问题亟待解决。理论上,从器件物理的角度出发,建立和完善SiC场效应器件模型,以利于器件结构和电路设计,是目前SiC理论研究需要解决的问题。工艺上,受到实际水平的限制,即使在制造设备较为发达的国外,研究文献表明器件的制造工艺仍处于研发阶段,具体的工艺环节也在摸索之中。国内关于SiC基础工艺的研究刚刚起步,鉴于工艺条件和实践经验上的限制,需要对SiC场效应器件关键工艺技术进行实验研究以获得大量的工艺数据。本文重...  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>