1 北京智芯微电子科技有限公司， 北京 100080
2 国网重庆市电力公司营销服务中心，重庆 401121
3 西安交通大学， 西安 710049
提出了一种采用肖特基漏极(SD)与场板相结合、实现硅基垂直MOSFET器件反向阻断应用的技术。基于该技术，采用二维仿真提出并研究了两种新型垂直MOSFET器件，即带有垂直场板(VFP)的SD-VFP-MOS器件和带有倾斜场板(SFP)的SD-SFP-MOS器件。相比采用肖特基漏极的MOSFET (SD-MOS)和采用超结和肖特基漏极的MOSFET(SD-SJ-MOS)，所提出的SD-VFP -MOS，尤其是SD-SFP-MOS，反向击穿电压有显著提高，且几乎不影响导通特性。开展了器件的开态电流密度、关态电势分布、关态电流密度和电场分布分析，揭示了VFP和SFP提高器件反向阻断能力的内在机理。详细讨论了场板结构参数对器件反向击穿电压和场板效率的影响，研究结果对于SD-VFP-MOS和SD-SFP-MOS的设计具有重要意义。
垂直MOSFET 肖特基漏极 场板 反向阻断 vertical MOSFET Schottky-drain field-plate reverse blocking
1 西安交通大学, 电子物理与器件教育部重点实验室, 西安 710049
2 西安交通大学电子与信息学部, 宽禁带半导体与量子器件研究所, 西安 710049
金刚石具有宽带隙(5.47 eV)、高载流子迁移率(空穴3 800 cm2/(V·s)、电子4 500 cm2/(V·s))、高热导率(22 W·cm-1·K-1)、高临界击穿场强(>10 MV/cm), 以及最优的Baliga器件品质因子, 使得金刚石半导体器件在高温、高频、高功率, 以及抗辐照等极端条件下有良好的应用前景。随着单晶金刚石CVD生长技术和p型掺杂的突破, 以硼掺杂金刚石为主的肖特基二极管(SBD)的研究广泛展开。本文详细介绍了金刚石SBD的工作原理, 探讨了高掺杂p型厚膜、低掺杂漂移区p型薄膜的生长工艺, 研究了不同金属与金刚石形成欧姆接触、肖特基接触的条件, 分析了横向、垂直、准垂直器件结构的制备工艺, 以及不同结构对SBD正向、反向、击穿特性的影响, 阐述了场板、钝化层、边缘终端等器件结构对SBD内部电场的调制作用, 进而提升器件反向击穿电压, 最后总结了金刚石SBD的应用前景及面临的挑战。
金刚石 肖特基二极管 金属-半导体接触 场板 钝化层 边缘终端 diamond Schottky barrier diode metal-semiconductor contact field plate passivation layer edge terminal
1 西安交通大学 陕西省信息光电子技术重点实验室, 陕西 西安 710049
2 陕西科技大学 理学院， 陕西 西安 710021
3 中国科学院半导体研究所 半导体材料科学重点实验室, 北京 100083
4 西安科技大学 电气与控制工程学院， 陕西 西安 710054
建立了场板结终端对金刚石肖特基势垒二极管(SBD)的数值模拟模型，采用Silvaco软件中的器件仿真工具ATLAS模拟了场板长度L、绝缘层厚度TOX、衬底掺杂浓度NB、场板结构形状对器件内部电场分布以及击穿电压的影响，并对结果进行了物理分析和解释。结果表明: 当TOX=0.4 μm、NB=1015 cm-3、L在0～0.2 μm范围内时，击穿电压随着L的增加而增加; L>0.2 μm后，击穿电压开始下降。当L=0.2 μm、NB=1015 cm-3、TOX在0.1～0.4 μm范围内时，击穿电压随着TOX的增加而增加; TOX>0.4 μm后，击穿电压开始下降。当L=0.2 μm、TOX=0.4 μm、NB=1015 cm-3时，器件的击穿电压达到最大的1 873 kV。与普通场板结构相比，采用台阶场板可以更加有效地提高器件的击穿电压。
场板结终端 金刚石SBD 电场分布 击穿电压 field plate termination diamond Schottky barrier diode electric field distribution breakdown voltage
