栅漏间表面外延层对4H-SiC功率MESFET击穿特性的改善机理与结构优化

作     者：宋坤 柴常春 杨银堂 张现军 陈斌 

作者机构：西安电子科技大学微电子学院教育部宽禁带半导体材料与器件重点实验室西安710071 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2012年第61卷第2期

页      面：411-416页

核心收录：

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家部委预研项目(批准号:51308030201)资助的课题 

主　　题：SiC MESFET 微波功率器件 击穿特性 

摘      要：本文提出了一种带栅漏间表面p型外延层的新型MESFET结构并整合了能精确描述4H-SiC MESFET工作机理的数值模型,模型综合考虑了高场载流子饱和、雪崩碰撞离化以及电场调制等效应.利用所建模型分析了表面外延层对器件沟道表面电场分布的改善作用,并采用突变结近似法对p型外延层参数与器件输出电流(I_(ds))和击穿电压(V_B)的关系进行了研究.结果表明,通过在常规MESFET漏端处引入新的电场峰来降低栅极边缘的强电场峰并在栅漏之间的沟道表面引入p-n结内建电场进一步降低电场峰值,改善了表面电场沿电流方向的分布.通过与常规结构以及场板结构SiC MESFET的特性对比表明,本文提出的结构可以明显改善SiC MESFET的功率特性.此外,针对文中给定的器件结构,获得了优化的设计方案,选择p型外延层厚度为0.12μm,掺杂浓度为5×10_(15)cm-3,可使器件的V_B提高33%而保持I_(ds)基本不变.