（微电子学与固体电子学专业论文）宽禁带半导体碳化硅器件的研究.pdf

2 0 0 2 龟中国科学技术大学颁十论史 摘要 偈硅相比，第三代宽禁带半导体材料碳化硅，具有更优越的电学、热学性质： 更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、高的热导率和高的饱和速率，凶l m 伍高温、 高频、高压和大功率电子器件方面有很好的应用前景j ) 本论文主要从丛垦壁肖特 基势垒二极管器件的制各和模型，器件工艺的优化以及紫外光探测器原型器件的 设计等三个方面进行了研究。 首先是肖特基势垒二极管的制备和测量。我们采用n i 作肖特基接触，多元 金属n i 、t i 、a g 台金作欧姆接触，研制出肖特基势垒二极管。馁理想因了为1 7 3 ， 、 肖特基势垒高度为1 2 5 v ，室温下反向击穿电压大于4 5 0 v 。可以工作在4 0 0 。c 。 并且对该二极管建立了m e d i c i 器件模型和p s p i c e 器件模型。厂7 一 其次，我们结合硅的平面工艺，对碳化硅工艺进行优化设计，摸索出一套比 较成功的工艺流程，制备了性能较好的肖特基整流二极管，并对材料、版图设计 进一步优化，主要措施有采用隔离环、结终端扩展、使用蜂窝状图形等，并提出 ，、 蜂窝状器件的设计思想。为今后建立成熟的碳化硅工艺打下了一定的基础。广，一一 最后，以紫外光探测器为蓝本，结合碳化硅器件的工艺技术，研制出碳化硅 肖特基势垒二极管紫外光探测器的原型器件；最后提出m o s 型紫外光探测器原型 器件的设计。 ! ! 堡生 主里型兰垫查奎兰堡堡壅一一 a b s t r a c t c o m p a r e dw i t hs i l i c o i l ，s i l i c o nc a r b i d e ( s i c ) ，a s o n eo ft h et h ir d g e n e r a t i o ns e m i c o n d u c t o r m a t e r i a ls ，h a sb e t t e re 1e c t r i c a la n dt h e r m a l p r o p e r t i e s ，s u c ha sam u c hw i d e rb a n dg a p ，h i g h e rb r e a k d o w nf i e l d ，h i g h e r t h e r m a lc o n d u c t iv i t y ，a n dh i g h e rs a t u r a t i o ne l e c t r o nv e l o c i t y h e s e p r o p e r t i e sm a k es i cap r e f e r r e ds e m i c o n d u c t o tf o rp r e p a r a t i o no f d e v ic e s i n h i g ht e m p e r a t u r e ，h i g hf r e q u e n c y ，h i g hv o l t a g e ，a n dh i g h p o w e r c o n d i t i o n s 1 nt h i st h e s i s o u rs t u d i e sc o n c e r n e dt h ef a b r i c a t i o na n d m o d e l so fs i cd e v i c e s t h eo p t i m i z e dt e c h n i c so fs i cd e v i c e s t h em a i n w o r k si nt h i st h e s i sa r es u m m a r iz e da sf 0 1 l o w s ： f i r s t i yw eu s e dt h ee l e c t r o nb e a me v a p o r a t i o nt od e p o s i tm e t a l n it o f o r mt h es c h o t t k ye o n t a c ta n da l l o r sn i t i a gt of o r mo h m jcc o n t a c tjn h i g hv a c u u ma m b i e n t a n dg r e ws i l i c o no x id ei n s u l a t i n gr j n ga r o u n dt h e p e r i p h e r yo ft h ed i o d e st or e d u c et h ee i e c t r i cf i i e dc r o w d i n ga tt h ed io d e e d g e s t h ee x p e r i m e n t a l l y o b t a i n e dv a l u e so fb r e a k d o w n v o l t a g e f o r n i 4 h - s i cs c h o t t k yd i o d e sh a v eb e e nf o u n dt ob eh i g h e rt h a n4 5 0 va tr o o m t e m p e r a t u r e a n dt h ei d e a l f a c t o ta n db a r r i e rh e i g h ta r e1 7 3a n d1 2 j v r e s p e c t i v e l y t h e nw ep r e s e n t e dm e d i c im o d e la n dp s p i c em o d e lf o rt h i s s i cs b d s e c o n d l yw i t hm i c r e e l e c t r o n i c sp l a n et e c h n o l o g y ，w ed e v e l o p e das e t o f p r o c e s s i n gp r o c e d u r e s a n d t e c h n o l o g y c o n d i t i o n ss u i t a b l et ot h e f a b r i c a t i o no fs i cs b d t h e nw eo p t i m i z e dt h et e c h n i c so fs i cs b db yu s i n g i n s u l a t i n gr i n g ，j u n c t i o nt e r m i n a t i o ne x t e n s i o na n dc e l1 u l a rt e c h n o l o g y ， a n dd e s i g n e dt h ea l v e o l a t ed e v i c e s f i n a l l yw ef o r m e dt h ea r c h e t y p a ld e v i c ea b o u ts i cs b df o ru l t r a y i o i el d e t e c t o rb yt h ea b o v e m e n t i o n e d p r o c e s s i n gt e c h n i c s ，a n dw ed e s i g n e da n e wt y p eo fa r c h e t y p a ld e v i c ea b o u ts i cm o ss t r u c t u r ef o ru l t r a v i o l e t d e t e c t o r ! ! ! ! 生! 里型堂垫查奎兰婴主堡塞一 第一章研究背景 众所周知，单晶硅是当今微电子器件的主要基底材料，硅器件f 与了t c 和分 立器件的绝大部分份额。然而，作为电子器件用的材料，单晶硅存在着些不 足，带隙相对较小，而且是间接带隙，不能通过合金化来调节，它的化学稳定 性较一般。这些缺陷限制了硅基电子器件难以在高于2 5 0 的高温下工作，特 别是当高的工作温度与大功率、高频和强辐射环境条件并存时，硅器件根本无 法胜任。所以人们开始在宽带隙的半导体材料中，如碳化硅，氧化锌等，寻求 对上述局限的突破。 与硅相比，碳化硅材料具有更宽的禁带宽度，高的击穿电场、高饱和迁移 速率和高热导率，这些优点使其在高温、高压、大功率等应用方面优于硅和砷 化镓，有利于制作高电压、大电流的碳化硅功率器件i l 】，同时对散热的要求较 低，因此可以大大缩小体积，得到硅器件1 0 倍以上的功率密度，并且工作温度 高达6 0 0 ，因此适合制作高压、高温、高频、高功率、耐辐照等半导体器件， 并广泛应用于国防、宇航、能源、电力、交通、通信等领域，具有十分广阔的 前景。 1 1 碳化硅半导体材料及其性质 碳化硅材料由于具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和 漂移速度等特点，在高温、高频、大功率、光电子及抗辐射等方面具有巨大的 应用潜力。碳化硅材料具有同质多型特性【1 & 3 l ，立方密排的3 c s i c 和六角密排 的4 h 、6 h s i c 是这种材料族中比较成熟的半导体，晶体结构如图1 1 所示。 a - b c 矜e 矜c 矜c 矜e 罗一矜一 矜c 矜c 黔e 矜e 罗一罗一 矜c 黔一 矜s 罗一 矜c 罗一 e 矜一 图1 1 3 c 、4 1 、6 h 碳化硅的晶体结构示意图 碳化硅多型中，3 c s i c 唯一具有闪锌矿结构，具有高熔点、高热导率、高 c s 、l j 。 一一卜一吣母 2 0 0 2 住 中同科学技术人学硕i j 论文 临界击穿电场和高饱和漂移速度等优异的物理和电学性质。它的电子迁移率是 碳化硅中最高的，是高温、大功率和高速器件的首选材料1 4 j 。 6 h s i c 具有宽的带隙，在光电子学、高温电子学、抗辐射电子学和高频大 功率器件领域具有应用价值。光电子器件包括短波发光器件和光电器件。高温 器件几乎包括从p n 结到场效应晶体管、集成电路的所有碳化硅器件。抗辐射碳 化硅器件可以大大增加航空、军事等电子系统的使用期限。制作的高频大功率 器件能使固态电路的功率密度至少提高4 个数量级1 5 ，6 j ，并大大提高这些器件的 工作温度。 4 h s i c 的带隙比6 h s i c 更宽，而电子迁移率接近3 c s c ，随着高质量 单晶材料制备技术的突破，4 h s i c 被认为是大功率方面最有前途的碳化硅材 料1 7 。8 】。它们的性能与硅、砷化镓的比较如表1 1 所示。 表1 is i c 常见多型体性质 s ig a a s3 c - s i c4 h s i c6 h s i c 禁带宽度e g 1 1 21 4 32 2 002 60n ! ( e v ) ( t 5 k ) 饱和电子速度 1 o1 02 22 02 0 ( x1 0 7 c m 一) 电子迁移率u 1 5 0 08 5 0 01 0 0 01 1 4 0 0 ( 蒯s - ) ( 3 0 0 1 ( ) 空穴迁移率u 6 0 04 7 l5 05 0 ( 厕矿。s - ) ( 3 0 0 k ) 击穿电场e b o 3o 62 03 024 ( m v c m 一1 ) 介电场数 1 1 81 2 59 79 6 1 0 电阻率( q c ) 1 0 0 01 0 81 5 01 0 热导率 k 1 50 4 64 94 93 o 一38 ( 3 0 0 k ) ( 形c ，i i i ) 本征载流子浓度n t 1 0 1 0 “i i 1 0 7i5 1 0 1 5 x 1 0 91 6 1 0 “ ( c m 。) ( 3 0 0 k ) 1 i 1 碳化硅单晶生长 1 9 5 5 年菲力浦实验室的l e l y 首先在实验室用升华法制备成功杂质的数量和 种类可以控制的、具有足够尺寸的s i c 单晶。现在多数s i c 单晶都是在以l e l y 法为基础的方法上获得的。在一个准封闭的容器，混合物部分分解升华其巾 大多数挥发性成分的蒸气压等于该成分在确定温度下平衡状态分解的蒸气压。 ! ! 丝兰 ! 旦型兰垫查茎堂堕：! ：丝兰 一一 在这种情况下，分解将被抑制，导致物质自容器高温部分向低温部分输送并凝 聚结晶。因此，设计出一个空腹的圆筒，将具有工业级的s i c 放入碳坩锅中， 加热到2 5 0 0 c ，在此温度下s i c 发生明显的分解与升华，产生s i 和s i c 蒸气 压，在高温炉内形成的温度梯度的作用下向低温方向输送并凝聚在较低处，形 成s i c 晶体。这个过程在纯的氩气或其它保护性气体( 如h z ) 中完成，使用经 过提纯技术处理的碳化硅作为原料，那么生长晶体的杂质含量可控制在l o ”一 1 0 9 c m “以下。改良的l e l y 法使用籽晶使得成核过程变得可以控制。晶体生长 过程中的三个重要工艺参数是生长温度、温度梯度和反应室内的压力。通过对 6 h - - s i cp n 结二极管的性能研究证明，微管缺陷对s i c 功率器件的面积和丁作 电流等参数有严重的限制作用。 碳化硅单晶体中的微管缺陷是一种比较重要的缺陷。关于微管缺陷形成的 机理目前有两种说法。第一种认为微管是在生长中从籽晶沿c 轴延伸的螺旋型 位错的中心。第二种说法认为基于生长过程中杂质粒子的中介。因此减少杂 质粒子和籽晶位错密度应该能减少微管密度。但是对微管形成的微脱机理还需 要作更深入的研究。k o g a 等人认为，微管形成与s j c 源物质的纯度有关。选用 籽晶的质量与技术，以及压强和温度等生长工艺条件对微管的形成与增培也有 密切关系。微管沿c 轴生长方向延伸，常与亚晶粒边界相连，表明微管与包含 边界在内的位错交互作用，微管能沿c 轴生长方向一直延伸到整个生长晶体厚 度。在这种晶片上外延生长薄膜时，它甚至于可以继续延伸到外延层。 1 1 2 碳化硅薄膜生长 外延生长s i c 薄膜的方法很多，包括化学气相淀积( c v d ) 、电子回旋共振、 等离子化学气相淀积( e c r - - m p c v d ) 、液相外延生长( l p e ) 、气相外延生长( v p e ) 、 分子束外延生长( m b e ) 等方法。其中c v d 技术较为常用，其特点是生长温度低、 生产批量大、薄膜均匀性好、易控制等，常用淀积s i c 的气体源有s i h 、s j c l ，、 c 也、c ：h 2 、c ，、c ，叱s i c l ，等。早期人们是在非s i c 衬底上异质外延生ks i c 薄 膜的，随着s i c 单晶生长技术的突破和成熟，现在多采用以s i c 为衬底的同质 外延生长技术，使薄膜质量有很大提高。同时，以更适合的材料取代s j 作为 衬底的异质外延生长s i c 的研究工作也受到重视。用c v d 方法在s i c 衬底上一j 质外延生长s i c 薄膜很大程度上依赖于温度和衬底的取向。评价s i c 薄膜质量 可以采用低温光致发光技术( l t p l ) 。发光光谱是研究固体中电子状态，电子跃 迁过程以及电子一晶格相互作用等物理问题的一种常用方法。低温光致发光是 物体内部将以某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程，它区别于热辐射，是 一种非平衡辐射。它又与反射、散射和韧致辐射等不同，其特点是辐射问问较 长，即外界激发停止后，发光仍可以延续较长时间( 1 0 “s 以上) ，而反射、 散射和韧致辐射的辐射时间在1 0 “1s 以下。 1 2 国内外s i c 器件研究的现状 在碳化硅走向实际应用的路上存在个很大的障碍，就是至今尚无法经济 地制备高质量、大尺寸的碳化硅单晶。作为世界上主要的一家碳化硅晶片供应 商，美国的c r e e 公司只能提供2 英寸的商业生产的晶片和少量的3 英寸4 英寸 2 0 0 2 证中国科学技术大学硕士论文 晶片供研究用，而且价格昂贵，一片直径为1 3 7 5 英寸的4 h - - s i c 晶片价格为 $ 1 5 0 0 9 1 。目前，国内有几家科研力量很强的单位在s i c 材料与器件的研究方面 也有一定的进展。西安电子科技大学、中国科技大学，中科院半导体所等单位 根据自身的特色，开展了碳化硅材料制备技术与设备、器件模拟与设计、关键 器件工艺技术的研究，取得了一系列成果。其r i - 征单品6 衬底【：片质外延乍l ： 3 c - s i c ，4 h - s i c 膜的工作很有特色，为开发廉价的高质量单晶碳化硅膜奠定了 一定基础。然而，我国在s i c 材料及其器件研究方面起步晚，投入低，与国际 水平差距较大，目前研究所用的碳化硅单晶基本上依赖于进口，因此我们有必 要加大对碳化硅材料与器件研究的投入。 1 2 1 肖特基势垒二极管( s b d ) 国外2 0 0 1 年8 月最新报导的m p s ( m i xp na n ds c h o t t k y ) 二极管i i o 】，其反向 击穿电压为6 0 0 v ，正向电流可达1 4 0 a ，可以工作在2 5 0 。1 9 9 9 年国内西安电 子科大微电子所等单位报导过采用p t 6 h - s i c 制作肖特基二极管1 ，理想因子 为1 2 3 ，肖特基势垒高度为1 0 3 e v ，开启电压约为o 5 v 。2 0 0 1 年该单位报导 了4 h s i c 混合p n s c h o t t k y 二极管的研制和特性，该器件可耐压6 0 0 v ，在 6 0 0 v 时最小反向漏屯流为l 1 0 - 3 a c m 2 。1 0 0 0 “m 的大器件存不向r 乜爪为w 时 电流密度为2 0 0 a c m 2 ，而2 0 0ui l l 的小尺寸器件在正向电压为3 jvf 乜流密度 可达1 0 0 0 a c m 2 。 1 2 2 雪崩二极管( i m p a t t ) 2 0 0 1 年6 月报导了美国p u r d u e 大学用4 h s i c 研制出的i m p a t t 二极管13 , 1 4 器件面积为i 2 2 7 x1 0 1 c m 2 ，击穿电压为8 0 0 v ，在大约7 7 5 g h z 时功率达到l m w 量级。 1 2 3m o s f e t 1 9 9 8 年报导的美国p u r d u e 大学用4 h - s i c 研制出外延型横向d m o s f e t s t l ”， 反向电压可以达到2 7 k v ，室温下阈值电压为6 v ，动态f u 阻率3 1 8qcn l ，d 1 5 5 ( 2 时阈值电压降为6 v ，动态电阻率1 8 5 qc m 2 。 1 2 4m e s f e t 1 9 9 9 年3 月i e e e 报导的法国学者研制的4 h s i cm e s f e t ! ，最大输出功率 密度1 7 5 w m m ，饱和电压为5 0 v ，对应电流为1 4 0 m a ，效率为5 2 ，与理想值( 4 5 w r a m ) 相比，还有较大差距。 2 0 0 2 证中国科学技术大学硕士论文 1 2 5 电路( 数字与模拟) 1 9 9 4 年国外报导了第一个s i c 单片数字集成电路1 7 】。应用增强型负载n m o s 逻辑，从室温到3 0 0 c 时是可行的。 如下表1 2 所示，给出了最新的硅p i n 高压二极管与碳化硅肖特基二极管 的性能参数比较【1 l 】。 表1 2 1 6 0 0 vs ip i n 二极管与s i cs c h o t t k y 二极管性能列表 lc h a r a c t e “s t i c s1 6 k vs i c s c h o t t k yd i o d e 16 k vs i l i c o np i nd i o d e n s t a t ev o l t a g e 2 5 c n i ：1 5 v 2 5 0 a c m 22 0 v 1 0 0 a c m 2 t i ：1 0 v 2 5 0 a c m 2 t e m p e r a t u r ec o e f f i c i e n ta l w a y s + v e - v eo r 十v e l e a k a g ec u r r e n t 1 2 5 c 5 0 m a c m 2 国1 0 0 0 v 0 5 m a c m 2 1 0 0 0 v m a x j u n c t i o nt e m p e r a t u r e 3 5 0 1 5 0 v o l t a g er a t i n g s u i t a b l ef o r3 0 0 - 16 0 0 v o n l ys u i t a b l ef o r16 0 0 v 如表1 3 所示，为最新报道的碳化硅功率器件的工作参数。由于碳化硅的 高饱和电子速率，它也是制作高频微波功率器件的理想材料。表1 4 给出了碳 化硅高频电子器件的一些概况。 表1 3最新的s i c 功率器f l ：a j 表 器件名称 性能参数参考文献 d i o d e 6 0 0 v , 6 0 am p s1 6 r a m 2d i ea r e a 1 8 6 2 k vp i n 1 9 3 8 5 k vs c h o r k y 2 0 2 5 k v , 4 0 ap i n ，2 0 4 0 r a m 2d i ea r e a 2 l m o s f e t 1 4 k vu m o s 2 2 2 6 k vi e t r a id i m o s 2 3 1 8 k v0 4 av e r t i c a lt 1 m o s ，ir a m 2d i ea r e a 2 4 4 3 9 v1 a a c c u f e t , 2 2 m m 2d i ea r e a 2 5 m e s f e tm e s f e tw i t hf m a x5 0 g h z2 6 ，2 7 8 0 w c wa t3 i g h z ，s i n g l ed i e 2 8 ，2 9 s i t4 0 0 wp u l s e dp o w e ra t1 3 g h z , m u l t i - d i e 3 0 j e f e t i 8 k v1 5 av e r t i c a ld e v i c e 2 3 r a m 2d i ea r e a 3 1 i g b t 4 0 0 v , i ap - c h a n n e ld e v i c e ，2 m m 2d i ea r e a3 2 b f t i s k v , 2 5 a ，n p v nd e v i c e 。1 4 m m 2d i ea r e a 3 3 t h y r i s t e r7 0 0g t ow i t h8 0 0 a c m 2 p e r f o r m a n c e 3 4 2 6 k v , 1 2 ag t o ，3 i r n m 2d i ea r e a3 5 2 0 0 2 芷 中国科学技术大学硕士论文 表1 4 最新的s i cr f 功率器件列表 射频功率器件性能参数参考文献 4 0 0 w p u l s e dp o w e r a t1 3 g h z s i t 0 6 d e v i c e s o f 】5 r a ms o u r c e w i d t h ) 3 0 7 8 w 砒2 9 g h z o r4 7 wa t4 g h z ( 4d e v i c e so f1 2 9 m ms o u r c ew i d t h ) 8 0 wc wa t5 0 g h z w i t h3 8 队e m e s f e t ( o 7 0 ml o n g ，4 8 m mw i d e ，f t9 g h z ，f m a x2 0 g h z ) 2 8 2 9 10 wo v e r4 0 0 m h z 2 5 g h z ( w i l lb ep r o d u c e db yc r e e ) 1 0 综上所述，国内对s i c 器件的研究主要集中在s c h o t t k y 二极管，p n 二极管 和m p s 二极管的研制上，还没有在m o s 等功率器件上进行较好的研究；而国 外在大功率、高频、高压器件研制方面已经有了很大的进展，正逐步走向实用 化；但是，大多数s i c 器件的性能参数与理论值相比还有距离，器件制造中的 许多关键工艺还需要进一步探索优化，大部分器件仍处于实验室研究阶段，只 有少部分能投入使用。因此，我们应该加大对第三代宽禁带半导体s i c 材料和 器件的研究。 1 3 本论文的主要工作 在上述碳化硅领域如火如荼的研究背景下，我们选择碳化硅这忖! 能优异 的材料作为我们的研究对象，并且以碳化硅肖特基二极管和大功率器件的应用 为最终目标，制定我们的研究计划。 本论文主要研究了碳化硅半导体器件的制备。由于制备肖特基势垒二极 管在器件制各中是最基础的，也是最重要的，因此我们主要进行了肖特基势垒 二极管的研制，并把它应用到紫外光探测器上，得到了较好的结果。 首先是肖特基势垒二极管的制备和测量。我们采用n i 作肖特基接触，多元 金属n i 、t i 、a g 合金作欧姆接触，研制出肖特基势垒二极管。其理想因子为 1 7 3 ，肖特基势垒高度为1 2 5 v ，室温下反向击穿电压大于4 5 0 v ，可以工作在 4 0 0 c 。并且对该二极管建立了m e d i c i 器件模型和p s p i c e 器件模型。 其次，我们结合硅的平面工艺，对碳化硅工艺进行优化设计，摸索出一套 比较成功的工艺流程，制备了性能较好的肖特基势垒二极管，并提出蜂窝状器 件的设计，为今后建立成熟的碳化硅工艺打下了一定的基础。 最后，以紫外光探测器为蓝本，结合碳化硅器件的工艺技术，研制出碳化 硅肖特基势垒二极管紫外光探测器的原型器件；最后提出m o s 犁紫外光探测 器原型器件的设计。 6 ! ! 丝兰主曼型堂垫查查堂堡主堡l 参考文献 【1 】郝跃，彭军，杨银堂，碳化硅宽带隙半导体技术，科学出版社，2 0 0 0 2 1 i e e et r a n s o ni e ，s p e c i a li s s u eo nh i g h - t e m p e r a t u r ee l e c t r o n i c s ，v o l i e 2 9 ，1 9 8 2 【3 】李晋闽，物理，2 9 ( 2 0 0 0 ) ，8 【4 】s e c o n di n t e r n a t i o n a lh i g h t e m p e r a t u r ee l e c t r o n i c sc o n f e r e n c e ，s e s s i o nl ，c h a r l o t t e ，n c ， j u n e5 - 1 0 ，1 9 9 4 5 1 i e e es p e c t r u m ，s p e c i a li s s u eo ne l e c t r i cv e h i c l e s ，n o v ，19 9 2 【6 】p r o c o f t h e9 s y m p o s i u m o ns p a c en u c l e a rp o w e rs y s t e m s ，j a n 1 2 - 1 6 ，1 9 9 2 【7 1 j r o c o n e re ta 1 ，s i l i c o nc a r b i d e ：ah i g ht e m p e r a t u r es e m i c o n d u c t o r , n y ：p e r g a m o n ， 1 9 6 0 1 8 v e t s v e t k o v , e t a 1 p r o c o fi n t e r n a t i o n a lc o n f e r e n c eo ns i l i c o nc a r b i d e & r e l a t e d m a t e r i a l s ，s e p t 1 9 9 5 【9 】c p , e er e s e a r c hi n c 2 8 1 0m e r i d i a np a r k w a y , d u r h a m ，n c 2 7 7 1 3 1 0 p a l e x a n d r o v , e ta 1 d e m o n s t r a t i o no f1 4 0 a ，8 0 0 v 4 h - s i cp i n s c h o t t k yb a r r i e rd i o d e sw i t h m u l t i s t e pj u n c t i o n t e r m i n a t i o ne x t e n s i o ns t r u c t u r e s ，e l e c t o n i c sl e t t e r s ，v 0 1 3 7 ， n o 1 8 , a u g u a s t2 0 0 1 1 1 张玉明，张义门，罗晋生，s i c 肖特基势垒二极管的研制 j 半导体学报，1 9 9 9 ，1 i ( 2 0 ) ： 1 0 4 0 1 0 4 3 【1 2 】张玉明，张义门等，4 h s i c 混合p ns c h o t t k y 二极管的研制( 英文) ，半导体学报，2 0 0 1 ， 2 2 ( 3 ) ：2 6 5 - - 2 7 0 【1 3 】l u o y u a n ，e ta 1 e x p e r i m e n t a l d e m o n s t r a t i o n o f a s i l i c o n c a r b i d e i m p a t t o s c i l l a t o r , i e e e e l e c t r o nd e v i c el e t t e r s ，v 0 1 2 2 ，n o 6 , j u n e2 0 0 1 1 4 】l u oy u a n ，e ta 1 a nx - b a n ds i l i c o nc a r b i d ei m p a t t d i o d e 【1 5 j s p i t z ，m r m e l l o c h ，e t a 1 2 6 k v4 h - s i c l a t e r a ld m o s f e t si e e ee l e c t r o nd e v i c e l e t t e r s ，a p p r i l1 9 9 8 ，v 0 1 1 9 , n o 4 ，p p 1 0 0 - 1 0 2 【1 6 】d e l p h i n e s i r i e x ，e ta 1 a c a d _ o r i e n t e d n o n l i n e a r m o d e lo f s i c m e s f e t b a s e d o n p u l s e d i ( v ) ，p u l s e ds - p a r a m e t e r sm e a s u r e m e n t s ，i e e et r a n s a c t i o n so ne l e c t r o nd e v i c e s ，v 0 1 4 0 ，n o 3 ，m a r c h1 9 9 9 ，p p 5 8 0 - 5 8 4 【1 7 】p r o c o f i e e e ，s p e c i a li s s u eo np o w e r e l e c t r o n i c s m o t i o nc o n t r o l ，a u g 1 9 9 4 【1 8 】h e l d ，r e t a l ：s i cp o w e rr e c t i f i e r s ，m a t e r s c i f o r u m ，2 0 0 0 ，3 3 8 - 3 4 2 ，p p ：1 4 0 7 1 4 1 0 7 ! ! ! ! 兰! 里型兰垫查查堂婴主丝壅 1 9 1s u g a w a r a ，y ，e ta 1 ：6 2 k v4 h s i cp i nd i o d ew i t hl o wf o r w a r dv o l t a g ed r o p ，m a t 。 s c i f o r u m ，2 0 0 0 ，3 3 8 - 3 4 2 ，p p 1 3 7 i - 1 3 7 4 【2 0 】w a h a bq ，e t a 1 ：d e s i g n i n gp h y s i c a l s i m u l a t i o n sa n df a b r i c a t i o no fh i g h v o l t a g e s f 3 8 5 k v ) 4 h s i cs c h o r k yr e c t i f i e r sp r o c e s s e d o nh o t - w a l la n dh i g h - t e m p e r a t u r ec v d f i l m s ，m a t e r s c i f o r u m ，2 0 0 0 ，3 3 8 - 3 4 2 ，p p i1 7 i - 11 7 4 1 2 1 l e n d e n m a n n ，h e ta 1 ：o p e r a t i o no f a2 5 0 0 v15 0 as i i g b t s i cd i o d em o d u l e ，m a t e r s c i f o r u m ，2 0 0 0 ，3 3 8 3 4 2 ，p p 1 4 2 3 1 4 3 6 2 2 s u g a w a r a ，v e ta l ：1 4 v s i cu m o s f e tw i t hl o ws p e c i f i co n - r e s i s t a n c e , p r o c e e d i n g so f i s p s d 9 8 ，k y o t o ，j a p a n ，1 9 9 8 ，p p 1 1 9 - 1 2 2 2 3 】s p i t z ，j e ta 1 ：2 6 k v4 h s i c l a t e r a l d m o s f e t s , i e e e e l e c t r o nd e v i c e l e t t ，1 9 9 8 ，1 9 ，( 4 ) ，p p 1 0 0 1 0 2 2 4 】p e t e r s ，d e t a 1 ：a n1 8 0 0 vt r i p l e i m p l a n t e dv e r t i c a l 6 h s i cm o s f e t , i e e et r a n s e l e c t r o nd e v i c e ，1 9 9 9 ，4 6 ，( 3 ) p p 5 4 2 - 5 4 5 2 5 】s 1 n g h ，r e ta 1 ：h i g ht e m p e r a t u r eh i g h c u r r e n t4 h s i ca c c u d m o s f e t , m a t e rs c f o r u m ，2 0 0 0 ，3 3 8 - 3 4 2 ，p p 1 2 7 i - 1 2 7 4 2 6 】s r i r a m ，s e t a 1 ：s i cf o rm i c r o w a v e p o w e rt r a n s i s t o r s , p h y s s t a t u s s o l i d i a ，1 9 9 7 ，1 6 2 ，p p 4 4 1 - 4 5 7 【2 7 】a l l e n ，s t e ta 1 ：s i l i c o nc a r b i d em e s f e t s f o rh i g hp o w e rs - b a n da p p l i c a t i o n s , m a t e r s c i f o r u m ，1 9 9 8 ，2 6 4 2 6 8 ，p p 9 5 3 9 5 6 【2 8 】a l l e n ，s te ta 1 ：r e c e n tp r o g r e s si ns i cm i c r o w a v em e s f e t s , m a t e rr e s s o c s y m p p r o c ，1 9 9 9 5 7 2 ，p p 1 5 - 2 2 2 9 】a l l e n ，s t ，p r i b b l e ，w l ，e ta 1 p r o g r e s s i n h i g hp o w e rs i cm i c r o w a v em e s f e t s p r o c e e d i n go f i e e em i tc o n f e r e n c e ，a n a h e i m ，c a ，u s a ，1 9 9 9 ，p p 3 2 1 3 2 4 【3 0 】b o j k o ，r j ，e t a 1 r e c e n t p r o g r e s s i n4 h - s i cs t a t i c si n d u c t i o nt r a n s i s t o r s f r e q u e n c yp o w e rg e n e r a t i o n ， a n n u a ld e v i c er e s e a r c hc o n f e r e n c e c h a r l o t t e s v i l l e ，v a ，u s a ，i9 9 8 ，p p 9 6 9 7 f o r h i g h d i g e s t ， 【31 】f r i e d r i c h s ，p ，e ta 1 s t a t i ca n dd y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c so f4 h - s i cj f e t sd e s i g n e df o r d i f f e r e n tb l o c k i n g c a t e g o r i e s , m a t e r s c i f o r u m ，2 0 0 0 ，3 3 8 3 4 2 ，p p 1 2 4 3 1 2 4 6 3 2 】r y u ，s h e t a 1 h i g h - p o w e rp - c h a n n e lu m o si g b t si n s i cf o rh i 【g h t e m p e r a t u r e o p e r a t i o n , m a t e r , s c i f o r u m ，2 0 0 0 ，3 3 8 3 4 2 ，p p 1 4 2 7 1 4 3 0 8 2 0 0 2 年中国科学技术人学顺1 论立 3 3 】r y u s e ta 1 18 0 0 vn p n b i p o l a rj u n c t i o nt r a n s i s t o r si n4 h s i c ，i e e ee l e c t r o nd e v i c e l e t t ，i np r e s s 3 4 a g a r w a l ，a k ，e t a 1 7 0 0 va s y m m e t r i c a l4 h s i cg a t et u f t i o f f ( o t o s ) ，i e e ee l e c t r o n d e v i c e l e a ，1 9 9 7 ，1 8 ，( 】1 ) ，p p 5 1 8 - 5 2 0 【3 5 】a g a r w a l ，a ，e ta 1 2 6 0 0 v 1 2 a4 h s i c a s y m m e t r i c a lg a t et r u n o f f ( g t o ) t h y r i s t o r d e v e l o p m e n t , m a t e r s c i f o r u m ，2 0 0 0 ，3 3 8 - 3 4 2 ，p p 1 3 8 7 - 1 3 9 0 9 2 0 0 2 盆中国科学技术大学硕士论文 第二章肖特基势垒二极管 第三代宽禁带半导体碳化硅因其具有禁带宽度大、击穿电场强度高、饱和 电子漂移速度大、热导率高及抗辐照性能强等一系列优点，特别适合制作高压、 高温、高频、高功率、耐辐照等半导体器件【l ，2 3 j 。这些器件可广泛应用于国防