答辩-sicSBD的特性研究与仿真

毕业论文答辩SiC肖特基二极管的特性研究与仿真答辩人：苏佩导师：朱筠2014年06月2007.08目录34552116研究的目的和内容SiCSBD的结构和基本原理器件仿真的物理模型Silvaco仿真仿真的结果和分析结论2007.08研究的目的和内容随着科学技术的发展,在航空航天、汽车、电子、化工等领域中,迫切地需要低功耗、耐高温、高压、等优良特性的一些器件。在众多的这些宽禁带的化合物中,SiC以其良好的物理性能和电性能代替其他的半导体材料，目前已经成为新型功率半导体器件开发的主流趋势，应用前景十分广阔。本课题研究的是由金半接触形成的肖特基势垒二极管,在了解SiCSBD器件结构及工作原理的基础上,利用Silvaco软件建立了SiCSBD的结构，然后研究了在不同外延层掺杂浓度下，不同外延层厚度下，SiCSBD正向伏安特性的变化趋势。2007.08SiCSBD的基本原理和结构2007.08器件仿真的物理模型a.载流子连续性方程(求解半导体器件各处载流子浓度)(R为电子和空穴的复合几率均，q为电子电荷,为电子的电流密度)b.载流子的输运方程(计算电子和空穴的电流密度)(为电子的迁移率,n为电子的浓度，为电子的准费米势)C.泊松方程(为受主浓度,为电离的施主浓度,ε为介电常数)qRqJtnn/nnnnqJ)(2ADNNnpqnJnnANDN2007.08Silvaco仿真分析SiCSBD仿真流程定义结构材料参数及模型数值计算方法获取特性SiCSBD器件结构的建立初始化网格定义区域和材料定义电极描述掺杂SiCSBD结构图见下页2007.08Silvaco仿真其中红色区域为衬底，掺杂浓度为1×10，厚度为8um；蓝色区域为外延层区域，掺杂浓度为5×10,厚度为12um。顶部两边浅绿色为P+保护环，掺杂为5×10；顶部中间区域为肖特基结区域。3cm3cm3cm2007.08仿真的结果和分析正向仿真结果从此图可以看出，正向开启电压大约为1.2V,完全符合SiCSBD的正向特性2007.08仿真的结果和分析不同外延层掺杂浓度下的正向伏安特性通过此图可以看出，外延层的掺杂浓度对SiCSBD的正向伏安特性基本上无影响。原因是电子的扩散长度远大于外延层厚度。实际上此时，衬底的掺杂浓度对饱和电流的影响远大于外延层浓度的影响，所以三条线才会重合。2007.08仿真的结果和分析不同外延层厚度下的正向伏安特性模拟(b)d2=7um(c)d3=12um(a)d1=2um由上面的三个图可得外延层厚度变大，电流减小，这是由于势垒区在外延层内部，当外延层的厚度增加时，正向电流取决于外延层浓度和衬底浓度，而且外延层的掺杂只是略高于本征时的掺杂，所以随着外延层厚度的增加，碳化硅肖特基二极管的电阻必然会增加。因此，正向电流也随之下降。2007.08结论通过模拟结构，改变外延层厚度和掺杂的浓度，得到了以下结论：1)外延层浓度不影响正向电流；外延层厚度影响正向电流，2)当外延层厚度增大时,正向电流下降。由此可得，外延层的厚度对碳化肖特基二极管的器件特性影响很大，而掺杂浓度基本上对器件的特性不影响。2007.08谢谢！