在功率半导体器件中,4H-SiC双极晶体管(BJTs)作为一种双载流子工作器件,越来越受到人们的重视,国内外的许多科研机构已经相继展开了从器件结构到工艺实验等各方面的研究。本项目的研究工作基于4H-SiC的材料特性和器件基本工作原理,创造性的提出了一种新型的金属-发射极双极晶体管以及双外延基区4H-SiC双极晶体管结构。其中基区结构采用连续二次外延的方式形成。依据漂移扩散理论,求解了这两种器件的基区渡越时间的解析表达式,并根据该解析模型,对该双极晶体管的基区结构进行了重点研究。依据正交实验结果,针对包括掺杂浓度及厚度在内的多个参数进行了优化设计。以提高器件击穿电压为目的,器件结构设计中引入了多种不同的结终端结构,通过模拟计算对不同结终端结构的参数进行了优化设计,包括掺杂浓度、离子注入深度、注入剂量和能量的计算等。最后还对双外延基区器件进行了版图设计并投片实验,优化的ICP刻蚀工艺能有效的保证发射区台面刻蚀精度。测试结果显示当IC=28.6mA (JC=183.4A/cm2)时,共发射极电流增益β=16.8,比导通电阻Rsp-on为32.3mΩocm2,基极开路击穿电压BV为410V。
英文主题词4H-SiC; Bipolar Junction Transistors; Metal-Semiconductor Contact;Current Gain