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3.3. JFET区浓度对导通电阻Ron和击穿电压BV的影响 21
3.4. CSL对导通电阻Ron和击穿电压BV的影响 21
3.4.1. CSL浓度对Ron和BV的影响 21
3.4.2. CSL厚度dCSL对Ron和BV的影响 23
3.5. 外延层浓度对导通电阻Ron和击穿电压BV的影响 24
3.6. 器件元胞的最优结构及参数 24
4 结终端技术 26
4.1. 场板技术 26
4.2. JTE技术 29
4.2.1. JTE长度对器件终端击穿特性的影响 29
4.2.2. JTE浓度对器件终端击穿特性的影响 30
4.3. 场限环对器件终端击穿特性的影响 31
4.3.1. 场限环浓度对器件终端击穿特性的影响 32
4.3.2. 场限环环数对器件终端击穿特性的影响 34
4.3.3. 场限环环长对器件终端击穿特性的影响 37
4.4. 器件终端结构最优设计及参数 37
结论 38
致谢 41
参考文献 42
1 绪论
随着微电子技术的发展日益成熟，硅功率器件在很多性能方面都逐渐逼近其理论极限，要想通过器件原理的创新、结构及工艺革新等方面来提高功率器件的性能已经越来越困难，因此通过寻找新型半导体器件材料来提高器件性能受到越来越多的关注。继硅（Si）和砷化镓（GaAs）为代表的第一代、第二代半导体材料之后，以碳化硅（SiC）为代表的宽禁带半导体材料以其耐高压、耐高温、高热导率、抗辐照能力强等特点，成为迅速发展起来的第三代半导体材料，是制作电力电子器件的理想材料，尤其适合大功率电力电子器件。
1.1. 碳化硅功率半导体器件发展现状
1.1.1. 国外发展现状
1.2. SiC功率DMOS的研究意义
DMOS作为多子导电的单极型功率器件，可以显著地减小开关时间，很容易达到100kHz的开关频率。相比于Si MOS功率器件在高压应用时导通电阻随耐压的2.5次方急剧上升的缺点，SiC凭借优良的物理特性、低导通电阻、高工作频率和高温工作稳定性等优点，在功率器件领域具有很广阔的应用前景[7]。
目前，SiC DMOS器件发展迅速，美国Cree公司推出了1200～1700V的SiC DMOS产品，与使用Si功率MOS的电源装置相比，使用SiC功率MOS可将开关损失最大削减50%。罗姆公司报道，开始量产的600V SiC DMOS产品，导通电阻为0.4Ω，导通电阻降至相同耐压、相同芯片尺寸的Si DMOS的1/10以下；开关时间缩短到Si IGBT的约1/5以下。如果将SiC DMOS应用于变频器和转换器等，不仅可以大幅减少功耗，而且由于随着高频化，周边部件能够实现小型化，因此还能减小封装面积和降低周边部件的成本。另外，与Si晶体管相比，高温时SiC DMOS的电阻升高得非常少，因此还具有输出功率高时导通损失小的优点。日本MITSUBISHI公司研究表明，电力电子器件中若用SiC SBD和SiC MOSFET替代基于Si基的600V快速恢复二极管和IGBT，可以降低50%～70%的功耗。相比于Si器件工作温度不能超过200℃，SiC器件可在300℃的环境中稳定工作，因此可以减少散热器或不用散热器。使用SiC DMOS还可以改变电路的拓扑结构，减少电路驱动，相比Si功率器件，电路简单很多。根据法国Yole Development市场调查公司的预测，到2015年，SiC功率器件的市场规模将超过8亿美元。