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目前，SiC材料微管问题已经基本得到解决，圆晶片的尺寸在不断增大，主流产品已经达到4英吋。美国Cree公司于2010年8月展示了备受各大厂商和研究院所关注的6英吋SiC衬底片，每平方厘米微管密度小于10个，而6英吋是现有Si功率器件量产所用尺寸，尽管目前成本及可靠性等问题对SiC功率器件商品化有所限制，但仍标志着SiC器件替代Si器件的过程已经开始。
1.3. 研究内容
本课题是电子薄膜与集成器件国家重点实验室的国防预算和国家自然科学基金项目XXX的一个重要内容。本论文的研究内容是利用半导体器件数值分析工具Silvaco完成击穿电压1700V的SiC DMOSFET器件仿真设计。通过研究器件物理结构参数与器件击穿电压和导通电阻的影响，获得SiC DMOS器件结构参数与器件性能的折衷关系；同时进行SiC DMOS器件的结终端结构设计，为高压SiC DMOS器件的研制提供了理论指导和技术支持。
本论文主要研究内容包括：
（1）了解SiC材料和SiC DMOS器件的基本工作原理，掌握高压功率器件结构设计的基本原理和方法；
（2）利用半导体器件仿真工具Silvaco对SiC DMOS晶体管进行正向仿真，确定器件结构参数，获得器件结构对导通电阻的影响；
（3）利用半导体器件仿真工具Silvaco对SiC DMOS晶体管进行反向击穿特性仿真，确定器件结构参数，优化器件结构和击穿电压的关系；
（4）进行SiC DMOS晶体管结终端结构的研究，通过分析表面和体内电场分布，获得终端结构对器件击穿电压的影响；
（5）综合分析SiC DMOS晶体管结构参数与器件性能的折衷关系，设计出1700V SiC DMOS晶体管。
2 SiC DMOS器件基础
2.1. SiC 材料特性
SiC是Si和C唯一稳定的化合物，其物理化学性质有许多独特之处。SiC晶体是目前所知的最硬的物质之一，其硬度在20℃时高达莫氏9.2~9.3；SiC又是一种化学性能十分稳定的材料，在常压下不能熔化，加热至2300℃左右即升华[8]。
迄今为止已观察到的SiC同质异形体有170余种[9]。比较常见的有纤文锌矿结构、闪锌矿结构和菱形结构。在所有的SiC同质异形体中，只有一种属于立方晶系，即具有类似于砷化镓晶体结构的闪锌矿型3C-SiC，也称β-SiC。其他同质异形体均为751方晶系，其晶体结构或为751方体（Hexagonal）型，或为菱面751方体（Rhombohedral）型，分别用数字加字母H或R表示：字母表示SiC晶体结构的类型，字母前的数字表示一个堆垛周期中包含的双原子层的数目。目前最常见的SiC材料有3C-SiC、4H-SiC和6H-SiC，而商业化的只有4H-SiC和6H-SiC两种。由于4H-SiC载流子迁移率比6H-SiC高50%左右，而且4H-SiC的载流子迁移率具有较小的各向异性，目前市场上的绝大部分SiC功率半导体器件均采用4H-SiC材料[10]。
表2-1列出了几种重要的半导体材料参数[11]。
表2-1 几种常见的SiC同质异形体与Si、GaAs的性能参数
材料
参数 Si GaAs 3C-SiC 6H-SiC 4H-SiC
热稳定性 好 一般 极好 极好 极好
禁带宽度Eg（eV） 1.12 1.43 2.23 3.02 3.26
相对介电常数 11.9 12.8 10 9.8 9.66
热导率λ（W/k•cm） 1.5 0.54 4.9 4.9 4.9
续表2-1
临界电场（MV/cm） 0.2 0.5 2.0 3.2 3.0