【摘 要】
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随着当今科技的飞速发展和第三代半导体的广泛应用,电力电子系统和集成电路系统对功率半导体器件的要求日益提升。4H-Si C结势垒肖特基二极管（Junction Barrier Schottky Diode,4H-Si C JBS）结合了肖特基二极管（Schottky Barrier Diode,SBD）和Pi N二极管两者的优点,具有低开启电压、高开关速度、高击穿电压和低反向漏电流等特性。4H-Si
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随着当今科技的飞速发展和第三代半导体的广泛应用,电力电子系统和集成电路系统对功率半导体器件的要求日益提升。4H-Si C结势垒肖特基二极管（Junction Barrier Schottky Diode,4H-Si C JBS）结合了肖特基二极管（Schottky Barrier Diode,SBD）和Pi N二极管两者的优点,具有低开启电压、高开关速度、高击穿电压和低反向漏电流等特性。4H-Si C JBS二极管作为新一代功率半导体器件,具有很大的性能优势,非常适合应用于航空航天领域。4H-Si C JBS二极管抗总剂量效应和位移损伤效应的能力较强,但是抗单粒子烧毁效应（Single Event Burnout,SEB）能力远不及预期。鉴于此,本文研究了4H-Si C JBS二极管SEB发生机理,并基于机理分析提供的抗SEB加固思路研究了两种不同结构的具有抗SEB性能的新型二极管,使器件在反向偏置电压为1200V和LET值为0.5p C/μm的辐照条件下不发生SEB。首先,本文通过对传统4H-Si C JBS二极管进行辐照仿真,根据仿真结果分析了SEB发生机理,为研究抗SEB加固结构提供理论依据。其次,本文研究了基于多重缓冲层和分层P型区的4H-Si C JBS二极管（4H-Si C MBL-JBS）。通过分析4H-Si C MBL-JBS二极管辐照仿真结果可知,4H-Si C MBL-JBS二极管中的多重缓冲层解决了N-/N+结界面处峰值电场聚集的问题,大大减小了N-/N+结界面处的碰撞电离率。同时,4H-Si C MBL-JBS二极管降低了漂移区的掺杂浓度与PN结处P型区域的掺杂浓度,使肖特基界面处与PN结处的碰撞电离率大大减小。基于以上两种改进共同作用,使器件受高能粒子辐照后全局最高温度降低至2817K。由工艺流程可知,4H-Si C MBL-JBS二极管制备简单、易实现,有较高的可行性。最后,本文针对4H-Si C MBL-JBS二极管存在阳极金属附近区域温度较高容易造成阳极金属损坏的缺陷,研究了基于多重缓冲层的4H-Si C异质结二极管（4H-Si C MBJBH）。通过分析4H-Si C MBJBH二极管辐照仿真结果可知,4H-Si C MBJBH二极管阳极金属附近区域的温度大大降低,同时4H-Si C MBJBH二极管被高能粒子辐照后的全局最高温度降低至2526K,证明4H-Si C MBJBH二极管抗SEB性能有所提升。通过分析4H-Si C MBJBH二极管基础电学特性仿真结果可知,4H-Si C MBJBH二极管的基础电学特性也得到很大提升。本文还给出了4H-Si C MBJBH二极管的工艺流程,经过改善P型区域的位置,4H-Si C MBJBH二极管工艺更加简单、易实现,可行性更高且成本更低。
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