新型垂直沟道的NPN型偶载场效应晶体管的设计及特性

研制了一种新模式的半导体场效应晶体管——垂直沟道的偶载场效应晶体管(VDCFET) ,这种结构可以避免现有光刻技术的制约 ,使用常规的半导体双极晶体管工艺 ,既可把有效沟道长度减短 ,大大提高器件的速度 ,又可将电源电压降低到小于 1 V,大幅度降低功耗 ,改进其电学性能 .本器件可应用于高频电路、D触发器、环振电路及反相器等重要电路 .从纵向和横向报道了器件的设计思想 ,并给出了器件特性的测量结果 .

3000V 10A 4H-SiC结型场效应晶体管的设计与制造

介绍了一种常开型高压4H-SiC JFET的仿真与制造工艺。通过仿真对器件结构和加工工艺进行优化,指导下一步的工艺改进。在N+型4H-SiC衬底上生长掺杂浓度(ND)为1.0×1015 cm-3,厚度为50μm的N-外延层,并采用本实验室开发的SiC JFET工艺进行了器件工艺加工。通过测试,当栅极偏压VG=-6V时,研制的SiC JFET可以阻断3 000V电压;当栅极偏压VG=7V、漏极电压VD=3V时,正向漏极电流大于10A,对应的电流密度为100A/cm2。

氮化镓垂直沟道结场效应晶体管

德国亚琛工业大学在氮化镓(GaN)外延结构中首次实现了垂直沟道结型场效应晶体管(vc-JFET)。垂直器件对于高功率密度应用是很有应用价值的,因为通过该结构将峰值电场从表面推入散装材料,从而避免了对表面钝化或场板的需要。

一种新型P沟道VDMOS复合耐压终端

针对终端结构耐压的提高,研究了高压P沟道垂直导电双扩散型场效应晶体管的场限环和场板复合耐压终端结构,提出了一种采用单N+偏移区场限环和多级场板复合的耐压终端结构.仿真发现,该结构能更有效地改善器件主结的边缘电场分布,从而提高了器件的整体击穿电压.根据以上理论,将该结构运用在一款大功率P沟道垂直导电双扩散型场效应晶体管器件上.经流片测试结果表明,该P沟道垂直导电双扩散型场效应晶体管器件样品的击穿电压为-90V,与仿真结果中主结击穿电压达到-91V有很好的吻合,证明了该结构设计的正确性.

1000V 4H-SiC VDMOS结构设计与特性研究

设计并优化了一种基于4H-SiC的1000V垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(VDMOS),在留有50%的裕度后,通过Silvaco仿真软件详细研究了器件各项参数与耐压特性之间的关系。经优化,器件的阈值电压为2.3V,击穿电压达1525V,相较于相同耐压条件下的Si基VDMOS,4H-SiC VDMOS的击穿电压提升了12%。此外,击穿时4H-SiC VDMOS表面电场分布相对均匀,最大值为3.4×10^(6)V/cm。终端有效长度为15μm,约为Si基VDMOS的6%,总体面积减小了近1/10。并且4H-SiC VDMOS结构简单,与相同耐压条件下的Si基VDMOS相比,未增加额外的工艺步骤,易于实现。

1200V常开型4H-SiC VJFET

用沟槽和离子注入方法在自主外延的4H导通型碳化硅晶圆上研制了垂直沟道结型场效应晶体管(VJFET)。在栅电压VG=-10 V时阻断电压达到1 200 V;在VG=2.5 V,VD=2V时的电流密度为395 A/cm2,相应的比导通电阻为5.06 mΩ·cm2。分析发现欧姆接触电阻是导通电阻的重要组成部分,改善欧姆接触可以进一步降低导通电阻。

高压SiC JFET研究进展

利用自主生长的SiC外延材料,采用干法刻蚀μm级密集深槽工艺技术和高能、高剂量离子注入结合高温激活退火方法,进行SiC电力电子JFET器件的开发,研制出常开型、常关型SiC JFET器件,反向阻断电压都达到1 700V,正向电流达3.5A。常开型JFET的夹断电压在-1.7V,最大跨导Gm为0.52S,比导通电阻最小到4.6mΩ.cm2;常关型JFET的夹断电压在0.9V,最大跨导Gm为1.07S,比导通电阻最小到4.2mΩ.cm2。常开型与常关型器件的栅流开启时栅电压差距小,常开型VG=3.5V时,栅流开始出现,常关型VG=3.3V时,栅流开始出现。