垂直型GaN和SiC功率器件(GaN和SiC功率半導體器件的材料、工藝、特性和可靠性技術(shù))
定 價:99 元
叢書名:半導體與集成電路關(guān)鍵技術(shù)叢書
- 作者:[日] 望月 和浩(Kazuhiro Mochizuki)
- 出版時間:2022/7/1
- ISBN:9787111705024
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TN303
- 頁碼:218
- 紙張:
- 版次:
- 開本:16(B5)
近年來.以氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)等寬禁帶半導體化合物為代表的第三代半導體材料引發(fā)全球矚目.第三代半導體廣泛應(yīng)用于新一代移動通信、新能源汽車、物聯(lián)網(wǎng)和國防電子等產(chǎn)業(yè).已成為國際半導體領(lǐng)域的重點研究方向.
本書主要介紹垂直型GaN和SiC功率器件的材料、工藝、特性和可靠性等相關(guān)技術(shù).內(nèi)容涵蓋垂直型和橫向功率半導體器件的比較.GaN和SiC的物理性質(zhì)、外延生長、制備工藝、主要器件結(jié)構(gòu)與特性.以及垂直型GaN和SiC功率器件的可靠性研究等.
本書適合從事GaN和SiC功率半導體技術(shù)的科研工作者、工程師閱讀.也可作為高等院校微電子科學與工程、電力電子技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的教材.
譯者的話
原書前言
第1章 垂直型與橫向功率半導體器件 .1
1.1 引言 1
1.2 典型功率半導體器件特性 .3
1.3 垂直型與橫向單極功率半導體器件 .4
1.3.1 垂直型和橫向單極功率開關(guān)器件 5
1.3.2 垂直型和橫向單極功率二極管 .8
1.4 總結(jié) .10
參考文獻 11
第2章 GaN和SiC的物理性質(zhì) .13
2.1 引言 .13
2.2 晶體結(jié)構(gòu) .14
2.2.1 AlN和GaN的晶體結(jié)構(gòu) .14
2.2.2 SiC的晶體結(jié)構(gòu) .17
2.2.3 晶體缺陷 18
2.3 能帶 .20
2.4 雜質(zhì)摻雜 .22
2.4.1。钚蛽诫s 23
2.4.2 p型摻雜 24
2.5 載流子遷移率 .25
2.6 碰撞電離 .26
2.7 品質(zhì)因數(shù) .27
2.8 總結(jié) .29 .
參考文獻 29
第3章。穑罱Y(jié) 34
3.1 引言 .34
3.2 擴散 .34
3.3 連續(xù)性方程 35
3.4 載流子復合壽命 36
3.4.1 帶間復合壽命 36
3.4.2 間接復合壽命 38
3.4.3 俄歇復合壽命 39
3.4.4 載流子復合壽命的整體表達式 .39
3.5 一維p+n突變結(jié)的耗盡區(qū)寬度 41
3.6 一維正向電流 ./電壓特性 .43
3.6.1 小注入條件 .43
3.6.2 大注入條件 .45
3.6.3 測量電流 ./電壓特性的示例 46
3.7 多維正向電流 ./電壓特性 .47
3.7.1 表面復合對p+n二極管外部電流的影響 .47
3.7.2 電場強度對非自對準臺面型p+n二極管的影響 49
3.8 結(jié)擊穿 52
3.9 總結(jié) .52
參考文獻 52
第4章 光子回收效應(yīng) 55
4.1 引言 .55
4.2 光子回收現(xiàn)象的分類 56
4.3 本征光子回收 .58
4.4 本征光子回收對正偏GaNp ̄n結(jié)二極管的影響 .60
4.5 自熱效應(yīng)對正偏GaNp ̄n結(jié)二極管的影響 .62
4.6 非本征光子回收對正偏GaNp ̄n結(jié)二極管的影響 63
4.7 非本征光子回收的可能模型 .67
4.8 總結(jié) .68 .
參考文獻 68
第5章 體塊單晶生長 71
5.1 引言 .71
5.2。龋郑校欧ㄉLGaN .72
5.2.1 HVPE法生長GaN的機制 72
5.2.2 GaNHVPE法生長中的摻雜 73
5.2.3 GaN的橫向外延生長 .73
5.3 高壓氮溶液生長GaN 74
5.4 鈉助溶劑生長GaN .74
5.5 氨熱法生長GaN 74
5.6 升華法生長SiC單晶 75
5.6.1 SiC的升華法生長原理 75
5.6.2 升華法生長SiC單晶中的摻雜 .76
5.7 高溫化學氣相沉積法生長SiC單晶 76
5.8 溶液生長法生長SiC單晶 77
5.9 總結(jié) .77
參考文獻 78
第6章 外延生長 82
6.1 引言 .82
6.2 GaN金屬有機化學氣相沉積 .82
6.3 二維成核理論 .85
6.4。拢茫评碚 .86
6.5。矗龋iC的化學氣相沉積 .87
6.6 4H ̄SiC的化學氣相沉積溝槽填充 .92
6.7 總結(jié) .94
參考文獻 95
第7章 制作工藝 99
7.1 引言 .99
7.2 刻蝕 .99 .
7.2.1。桑茫锌涛g .100
7.2.2 濕法化學刻蝕 .100
7.3 離子注入 .102
7.3.1 離子注入GaN .102
7.3.2 鋁離子注入4H ̄SiC .103
7.3.3 氮離子和磷離子注入4H ̄SiC .106
7.4 擴散 .106
7.4.1 SiC中硼擴散的歷史背景 107
7.4.2 雙子晶格擴散建模 .108
7.4.3 半原子模擬 110
7.5 氧化 .112
7.5.1 GaN的熱氧化 .112
7.5.2。矗龋iC的熱氧化 112
7.6 金屬化 113
7.6.1 與GaN的歐姆接觸 .113
7.6.2 與4H ̄SiC的歐姆接觸 113
7.7 鈍化 .114
7.8 總結(jié) .114
參考文獻 .114
第8章 金屬半導體接觸和單極功率二極管 .123
8.1 引言 .123
8.2 肖特基勢壘的降低 .125
8.3 正向偏置的肖特基結(jié) 125
8.4 基于擴散理論的正向電流 ./電壓特性 .127
8.5 基于TED理論的正向電流 ./電壓特性 .129
8.6 基于TFE理論的反向電流 ./電壓特性 .129
8.7 純SBD .132
8.7.1 純GaNSBD 132
8.7.2 純4H ̄SiCSBD .134
8.8 緩變AlGaNSBD .135
8.9 帶有p+型薄層的4H ̄SiCSBD .135 .
8.10 屏蔽平面SBD 138
8.10 1 GaN混合型p ̄n肖特基二極管 138
8.10 2。矗龋iCJBS二極管 .139
8.11 總結(jié) 141
參考文獻 .141
第9章 金屬絕緣體半導體電容器和單極功率開關(guān)器件 .145
9.1 引言 .145
9.2 MIS電容器 146
9.2.1 理想的MIS電容器 .146
9.2.2 絕緣介質(zhì)和固定電荷對MIS電容器的影響 .148
9.3。粒霨aN ./GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu) .149
9.4 GaN、AlN、4H ̄SiC和代表性絕緣介質(zhì)的能帶陣容 .150
9.5 GaNHFET 151
9.5.1 GaNMISHFET 151
9.5.2 GaNMESFET .155
9.5.3 GaNp+柵極HFET .156
9.6。矗龋iCJFET .158
9.7 MISFET .159
9.7.1 平面MISFET .161
9.7.2 溝槽MISFET .165
9.7.3。樱剩停桑樱疲牛 168
9.8 總結(jié) .169
參考文獻 .169
第10章 雙極功率二極管和功率開關(guān)器件 176
10.1 引言 176
10.2 一維p ̄n結(jié)二極管的優(yōu)化設(shè)計 .179
10.3 具有非均勻摻雜漂移層的GaNp ̄n結(jié)二極管 .182
10.4。矗龋iCp ̄i ̄n二極管 .184
10 4.1 已報道的4H ̄SiCp ̄i ̄n二極管結(jié)果 .184
10 4.2 正偏4H ̄SiCp ̄i ̄n二極管的存儲電荷 185 .
10 4.3 4H ̄SiCp ̄i ̄n二極管的反向恢復 .186
10.5。睿穑铍p極晶體管 186
10 5.1 集電極層設(shè)計 187
10 5.2 基極層設(shè)計 189
10 5.3 二次擊穿的臨界集電極電流密度 189
10 5.4 GaNBJT 189
10 5.5 SiCBJT 190
10.6 肖克利二極管 190
10 6.1 肖克利二極管的反向阻斷 191
10 6.2 肖克利二極管的正向阻斷 191
10.7 SiC晶閘管 193
10.8 SiC絕緣柵型晶閘管 193
10.9 總結(jié) 195
參考文獻 .195
第11章 邊緣終端 .199
11.1 引言 199
11.2 GaN功率器件的MFP 203
11 2.1 不帶保護環(huán)的MFP 203
11 2.2 保護環(huán)輔助MFP .204
11.3 用于4H ̄SiC功率器件的SM ̄JTE .204
11.4 用于4H ̄SiC功率器件的CD ̄JTE .205
11.5 用于4H ̄SiC功率器件的混合型JTE 205
11.6 總結(jié) 206
參考文獻 .207
第12章 垂直型GaN和SiC功率器件可靠性 209
12.1 引言 209
12.2 HTRB應(yīng)力耐受性 209
12.3。龋裕牵聭(yīng)力耐受性 211
12.4。龋常裕遥聭(yīng)力耐受性 212
12.5 TC應(yīng)力耐受性 .213
.12.6。龋裕蠎(yīng)力耐受性 .213
12.7 地面宇宙輻射耐受性 .213
12.8 總結(jié) 215
參考文獻 215