抑制4H-SiC功率器件双极型退化的复合提高层设计

"双极型退化"是目前影响4H-碳化硅(SiC)双极型器件稳定工作的重要问题。针对此现象,以万伏级的超高压PiN二极管为例,详细介绍在衬底与外延层之间如何设计合适的"复合提高层"以抑制双极型退化。研究了器件工作电流密度和"复合提高层"少子寿命对设计"复合提高层"的影响。结果表明,在一定的工作电流密度下,"复合提高层"少子寿命越短,所需"复合提高层"厚度越薄。

Ti,N共掺杂4H-SiC复合增强缓冲层生长及其对PiN二极管正向性能稳定性的改善

"双极型退化"现象严重阻碍了4H-SiC双极型器件如PiN二极管等的产品化,其微观机理是电子-空穴复合条件下层错由基面位错处的扩展.为遏制"双极型退化"现象,不仅要消除漂移层中的基面位错,还需要通过生长复合增强缓冲层的方法阻止少子空穴到达含高密度基面位错片段的外延层/衬底界面.本文采用钛、氮共掺杂的方式进行缓冲层的生长,通过钛掺杂进一步降低缓冲层中的少子寿命.首先确定了钛掺杂浓度和钛源摩尔流量之间的定量关系,在此基础上制备了含钛、氮共掺杂缓冲层结构的4H-SiC PiN二极管,并在正向电流密度100 A/cm^2的条件下保持10 min,测量其正向压降随时间的变化.与无缓冲层结构、仅含高浓度氮掺杂缓冲层结构的4H-SiC PiN二极管相比,含钛、氮共掺杂缓冲层的二极管的正向压降稳定性得到了明显改善.