4H-SiC npn双极型晶体管的研制

采用国产的4H-SiC外延材料和自行开发的SiC双极晶体管的工艺技术,实现了4H-SiC npn双极晶体管特性。为避免二次外延或高温离子p+注入等操作,外延形成n+/p+/p/n-结构材料,然后根据版图设计进行相应的刻蚀,形成双台面结构。为保证p型基区能实现良好的欧姆接触,外延时在n+层和p层中间插入适当高掺杂的p+层外延,但也使双极晶体管发射效率降低,电流放大系数降低。为提高器件的击穿电压,在尽量实现低损伤刻蚀时,采用牺牲氧化等技术减少表面损伤及粗糙度,避免表面态及尖端电场集中,并利用SiC能形成稳定氧化层的优势来形成钝化保护。器件的集电结反向击穿电压达200 V,集电结在100 V下的反向截止漏电流小于0.05 mA,共发射极电流放大系数约为3。     

SiC MESFET反向截止漏电流的研究

给出了一种减小SiC MESFET栅漏反向截止漏电流的工艺方法,通过采用LPCVD淀积厚SiO2和高温氧化工艺,使器件的性能得到一定的提升.从实验数据看出,器件在S波段工作时,器件的反向截止漏电流大幅度下降,且分散性得到改善,其功率附加效率和功率增益也分别提高了10%和1.5 dB.该方法充分发挥了SiC材料能形成自身氧化层的优势,结合Si工艺的特点,减小了氧化层的缺陷,并在一定程度上减小了器件的寄生电容.     

提高微波功率晶体管击穿电压研究

微波功率晶体管其微波参数和击穿电压ＢＶＣＢＯ对外延层参数选取是互相的。现采取超低浓度深化结保护环新工艺较巧妙地解决此矛盾，使得微波功率晶体管的微波参数和击穿电压ＢＶＣＢＯ获得明显改善。     

TEOS LPCVD技术在SiC功率器件工艺中的应用

应用正硅酸乙酯(TEOS)LPCVD技术实现二氧化硅在SiC晶片表面的淀积,在一定程度上弥补了SiC氧化层过薄和PECVD二氧化硅层过于疏松的弊端。采用TEOS LPCVD技术与高温氧化技术的合理运用,既保证了氧化层介质的致密性和与SiC晶片的粘附能力,又提高了器件的电性能和成品率,同时避免了为获得一定厚度氧化层长时间高温氧化的不足。采用此技术后,SiC芯片的直流成品率得到提高,微波功率器件的对比流片结果显示微波性能也得到了明显的提升,功率增益比原工艺提高了1.5 dB左右,功率附加效率提升了近10%。     

在半绝缘SiC衬底上制备的S波段2W碳化硅MESFET

介绍了用热壁反应炉在50mm SiC半绝缘衬底上制备的SiC MESFET外延材料.其沟道层厚度约为0.35μm,掺杂浓度约为1.7×1017cm-3.沟道和衬底之间的缓冲层为非有意掺杂的弱n型.欧姆接触用的帽层掺杂浓度约1019cm-3.器件制备采用了ICP刻蚀等技术.微波测试结果表明,1mm栅宽功率器件封装后在2GHz下输出功率达到了2W.     

S波段功率模块研制

介绍了一种全部采用国产管芯,基片,材料研制的硅Ｓ波段功率模块,该模块具有带宽性能好,增益高,输出功率大,可靠性高,静态电流低,体积小,重量轻,输入输出为５０Ω及采用全芯片组装等特点。     

提高SiC MESFET栅金属平坦性的方法

SiC金属-半导体场效应晶体管的工艺研制中,通常需要有源区之间的隔离。现常用刻蚀隔离的方法,但这一方法存在细栅条跨越隔离台阶的问题,若隔离台阶太陡,则栅金属在台阶处连续性较差,易产生电迁徙,器件工作时首先在此处烧毁,使器件失效。设计了几种提高栅金属平坦性的方法:通过优化台上掩模层台阶倾斜角以及调整刻蚀ICP,RIE功率可以实现18°左右倾斜台阶;通过类平坦化技术可以将绝缘介质淀积到台下区,基本实现无台阶;利用离子注入隔离取代刻蚀隔离则可以真正实现无台阶。实验验证以上方法可以有效提高栅金属的平坦性。     

体积小重量轻的SiC微波脉冲功率晶体管

采用自主开发的工艺加工技术和设计方法,直接将两个微波SiC MESFET管芯在管壳内部进行并联,实现了器件在S波段脉冲状态下(工作频率2GHz,脉冲宽度30μs,占空比10%)输出功率大于30W、功率增益12dB、功率附加效率大于30%的性能指标。由于直接采用管芯并联结构,省略了内匹配网络,器件的体积和重量较以往的Si微波双极功率晶体管大为降低;采用高温氧化技术克服了传统MESFET工艺中PECVD介质产生较高界面态的不足,减小了器件的泄漏电流,提高了器件性能。器件的研制成功,初步显示了SiC微波脉冲功率器件在体积小、重量轻、增益高、脉冲大功率输出和制作工艺简单等方面的优势。     

S波段脉冲大功率SiC MESFET

采用自主开发的3英寸(75mm)SiC外延技术和SiC MESFET的设计及工艺加工技术,成功地实现了S波段中长脉宽条件下(脉宽300μs,占空比10%),输出功率大于200W,功率增益大于11dB,功率附加效率大于30%的性能样管,脉冲顶降小于0.5dB,实现了大功率输出条件下的较高功率增益和功率附加效率及较小的脉冲顶降,初步显示了SiC功率器件的优势。器件设计采用多胞合成技术,为减小引线电感对功率增益的影响,采用了源引线双边接地技术;为提高器件的工作频率,采用了电子束写栅技术;为提高栅的可靠性,采用了加厚栅金属和国家授权的栅平坦化发明专利技术;同时采用了以金为主体的多层难熔金属化系统,提高了器件的抗电迁徙能力。