碳化硅器件及其溫度特性的研究.pdf

1、第三代寬帶隙(WBG)半導(dǎo)體材料SiC具有高擊穿電場(chǎng)、高飽和電子漂移速率、高熱導(dǎo)率及抗輻射能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn),特別適合制作高壓、高溫、高功率、耐輻照等半導(dǎo)體器件,使得其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍事等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景,已引起了電子材料和微電子技術(shù)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注.該文從SiC肖特基器件的制備過(guò)程,SiC器件的溫度特性,SiC高溫傳感器等方面進(jìn)行了較為深入系統(tǒng)的研究.1.研制了碳化硅肖特基勢(shì)壘二極管.研究了金屬—碳化硅接觸的基本問(wèn)題和SiC的基

2、本工藝過(guò)程,制定了一套制造碳化硅肖特基勢(shì)壘二極管的工藝流程和工藝條件.采用平面工藝,用高真空電子束分別蒸發(fā)金屬Ni、Ti做肖特基接觸,采用多層金屬Ni、Ti、Ag合金做歐姆接觸,制作出Ni/4H-SiC、Ti/4H-SiC肖特基勢(shì)壘二極管(SBD).對(duì)器件進(jìn)行了測(cè)量分析,I-V測(cè)量曲線(xiàn)說(shuō)明肖特基二極管的特性比較理想,可以看出它是比較理想的肖特基勢(shì)壘器件.2.研究了SiC器件的溫度特性.研究了SiC SBD在-100℃到500℃之間正向直

3、流壓降與溫度變化的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)表明:當(dāng)通過(guò)肖特基勢(shì)壘二極管的正向電流恒定時(shí),器件正向直流壓降隨溫度變化具有線(xiàn)性關(guān)系,斜率約為1.8mV/℃,由此,提出了以4H-SiC肖特基勢(shì)壘二極管為基礎(chǔ)的高溫溫度傳感器模型.此外,還分析了SiC MOSFET器件的溫度特性.3.根據(jù)SiC的溫度特性及其耐高溫的特性,我們?cè)O(shè)計(jì)了SiC高溫傳感器.闡述了SiC高溫溫度傳感器的工作原理,介紹了傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).系統(tǒng)的測(cè)溫范圍在0℃到500℃,精度可達(dá)0.5℃.