文档介绍：电子科技大学
博士学位论文
4H-SiC射频/微波功率MESFETs新结构与模型研究
姓名:张金平
申请学位级别:博士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:李肇基
20091201
摘要碳化硅堑谌氲继宓牡湫痛恚云涮赜械拇蠼矶取⒏吡界击穿电场、高电子饱和漂移速度以及高热导率等特性,成为制作大功率、高温、事和民用领域显示出了巨大的应用潜力。与基和基器件相比,.哂杏旁降幕鞔┨匦院凸β蚀砟芰Α=昀矗孀甋单晶衬底和外延材料质量的不断提高以及器件制造工艺的不断完善,国内外众多机构和学者奈⒉üβ市阅芙辛斯惴荷钊氲氖笛楹屠砺垩芯浚ǖ懒骷陆峁梗⒔卸颊て骷氖笛檠芯浚构。数值分析结果表明,引入的浮空金属条对栅极电场具有很好的钳位作用。与别提高了%和ィ畲罄砺凼涑龉β拭芏扔./分别提高到了./和./。小信号频率特性分析结果表明,虽然浮空金属条结构的高频、抗辐照等半导体器件的理想材料,在航空、航天、核能、通讯、雷达等军围绕—许多新的研究成果。但是由于器件结构的限制,常规墓β屎推德侍性已难以满足射频/微波功率放大系统进一步发展的要求;并且随着大栅宽器件的发展,自热效应的影响加剧,⒉üβ饰侍舛云淦骷峁购拖喙啬P涂展研究,—陆峁梗唤猄骷饶P汀V饕4葱鹿作包括:岢甋骷陆峁梗ㄔ绰┌枷菟ò颊そ峁购透空金属条两种结构;并对二维凹栅器件进行了实验研究。,┌枷菟ò颊て骷陆峁埂新结构通过源、漏漂移区凹陷结构的形成抑制了栅下耗尽层向栅源和栅漏漂移区的扩展并减小了栅漏漂移区的厚度。数值分析结果表明,与双凹栅结构相比,.,击穿电压由提高到,最大理论输出功率密度提高了%。针对常规结构耐压的不足和场板结构复杂的制备工艺,通过在栅漏漂移区引入具有电场钳位作用的表面浮空金属条,提出了.】战鹗籼跗骷陆常规结构相比,┑缪狗高频特性有一定的退化,但两种结构仍具有可比拟的高频特性。在现有凹栅结构
在琣..,通过对栅极结构的进一步优化设计,,并对埋栅和多凹栅两种凹栅结构进行了实验研究。实验结果表明多凹栅结骷陆峁梗ǘ猿迫ず头嵌猿迫维三栅两种结构。针对二维器件结构的不足,通过纵向垂直沟道和三维三栅结构从痬岣叩搅痬北3至丝杀饶獾钠德侍匦浴T诙猿迫漏凹陷对称三维三栅新结构。与源漏凹陷双凹栅结构相似,该结构通过源、漏漂移区凹槽的形成抑制了栅下耗尽层向源、漏漂移区的扩展,同时减小了栅漏漂移大理论输出功率密度从./提高到了./。考虑栅长对件特性的显著影响,通过顶栅和侧栅的优化,在对称三维三栅结构的基础上,提性能稳定性的自热效应,首次建立了骷髡ぶ傅乃蔡臀忍露确植迹佣兄谄骷稳定性。同时,该模型也可作为热子模型应用于电热解析模型中。针对现有绷鳍籼匦跃槟P偷牟蛔悖谧匀刃вΓü露炔问囊耄窍咝灾绷鱅匦缘缛染槟P汀7治鼋峁砻鞲媚P在很宽的电压范围内与实验结果吻合得很好。淦担⒉üβ势骷骷骷饶P喟颊构比埋栅结构具有更好的频率和击穿特性。岢甋的形成,,同时可保持器件其它参数基本不变。数值分析结果表明,栅结构的基础上,通过源漏凹陷结构的引入,。数值分析结果表明,与无凹陷的对称三维三栅结构相比,.,最出了.┌枷莘嵌猿迫て骷峁埂J捣治鼋峁砻鳎对称结构相比,.。同时,最大理论输出功率密度提高了约%。猄饶P停ㄈ冉馕瞿P秃椭绷鱅匦缘热经验模型。在深入分析骷忍匦缘幕∩希攵匝现赜跋霺嗾ぶ钙骷娜蔡臀忍热解析模型。该模型给出了器件结构参数和温度的关系,通过该模型可以快速、准确的计算出设计者进行热设计,最大限度的消除大栅宽器件自热效应的影响,:.摘要
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签名:..盘透军独创性声明论文使用授权本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保