4H-SiC UMOS的器件設計與關鍵工藝研究.pdf

1、碳化硅(SiC)材料具有寬禁帶、高熱導率、高擊穿電場、高載流子飽和漂移速度等優(yōu)異特性，因此特別適合制作高壓、高功率的半導體電力電子器件。4H-SiC MOSFET器件在功率轉換、電力傳輸、電力電子、逆變器、國防等領域得到了廣泛的應用，而SiC UMOS由于具有更低的導通電阻以及更高的集成度等優(yōu)點，使得其被稱為第二代SiC MOSFET器件。本文通過二維數(shù)值仿真研究了各器件參數(shù)對性能的影響，并對目前遇到的關鍵工藝問題進行了單步工藝研究。<

2、br>　　首先采用Silvaco仿真軟件對傳統(tǒng)SiC UMOS器件與具有底部P型保護層的SiC UMOS器件的元胞結構進行仿真分析，重點對影響柵氧層電場與電場集中效應的柵槽刻蝕深度dt參數(shù)、P型保護層的厚度di參數(shù)和P型保護層的摻雜濃度Np參數(shù)進行了分析。接下來利用感應耦合等離子體刻蝕（ICP）技術對4H-SiC UMOS柵槽刻蝕工藝進行了研究，詳細討論了 ICP刻蝕的不同工藝參數(shù)對刻蝕速率、刻蝕選擇比以及刻蝕形貌的影響。實驗結果表明：

3、SiC刻蝕速率隨著ICP功率和RF偏壓功率的增大而增加；隨著氣體壓強的增大刻蝕選擇比降低；而隨著氧氣含量的提高能夠有效地消除微溝槽效應。通過掃描電子顯微鏡（SEM）和原子力顯微鏡（AFM）對刻蝕柵槽形貌和表面粗糙度進行了表征，RMS表面粗糙度<0.4nm。
　　最后采用SiC MOS電容結構研究了SiC UMOS器件的柵介質工藝。同時設計了對應的版圖，并進行了電容流片實驗與測試。通過電容的TZDB特性以及 C-V高頻特性，提取和對