具有不同源場板的雙凹柵4H-SiCMESFETs設計與仿真.pdf

1、由于突出的材料特性和器件結構優(yōu)勢以及相對成熟的器件制備工藝，SiC MESFET在微波功率應用中具有很大的競爭優(yōu)勢，被認為是高溫、高壓、高輻射等嚴苛環(huán)境條件下的理想微波功率器件，成為最近幾年半導體器件領域的研究熱點。盡管SiC MESFET具有很好的直流特性和頻率特性，然而，想要進一步提高器件的性能受到了器件本身功率--頻率制約的限制。擊穿電壓和輸出漏電流很難實現(xiàn)同時增大，同時，對功率密度的提高常常帶來頻率特性的惡化。
　　為了突

2、破器件功率--頻率的限制，全面提高器件的直流性能和頻率特性，本文首次提出了一種具有階梯型源場板的雙凹柵4H-SiC MESFET。雙凹柵結構由低柵和高柵兩個部分構成，高柵部分使4H-SiC MESFET的溝道厚度更厚，保證器件能夠輸出很大的飽和漏電流，低柵部分確保了柵極對溝道的有效控制。同時，雙凹柵結構的有效柵長很短，減小了載流子的渡越時間，提高了器件的頻率響應。通過設置與源極電學接觸的場板后，場板在其下方的溝道表面形成一層耗盡層，進而

3、擴展了溝道表面等勢線的分布區(qū)域，調(diào)制了溝道電場，使電場分布更加均勻，增大了器件的擊穿電壓，同時，這個耗盡層還使4H-SiC MESFET的柵漏電容大幅減小。文中還對階梯型源場板結構進行了優(yōu)化，得到了最優(yōu)的尺寸參數(shù)。最終得到的結果是，具有階梯型源場板的雙凹柵4H-SiC MESFET的擊穿電壓從傳統(tǒng)雙凹柵結構的50V提高到199V，提高了298％，同時保持幾乎相同的輸出漏電流。階梯型源場板結構的最大輸出功率密度為9.25W/mm，比傳統(tǒng)雙