О защите высоковольтных мезаструктурных 4H-SiC-приборов от поверхностного пробоя: прямая фаска

Abstract

Рассматриваются перспективы защиты высоковольтных 4H-SiC-приборов от краевого пробоя путем формирования мезаструктур с наклонными стенками, образующими прямую фаску. Проведено численное моделирование пространственного распределения электрического поля в высоковольтных (~1500 В) обратносмещенных мезаэпитаксиальных 4H-SiC p+-p-n0-n+-диодах. Показано, что снятие прямой фаски под углами менее 10o от плоскости p-n0-перехода позволяет в несколько раз уменьшить краевое поверхностное поле по сравнению с полем в объеме. Для 4H-SiC-диодов с p+-n0-n+-структурой, диодов Шоттки с no-базой, биполярных n+-p-n0-транзисторов предлагается комбинированный способ защиты --- имплантация бора в периферийную область приборов в сочетании с формированием прямой фаски. Кратко рассматривается возможность изготовления мезаструктур с наклонными стенками с помощью фотолитографии и сухого травления карбида кремния. Ключевые слова: карбид кремния, диод, прямая фаска, моделирование, сухое травление.

Влияние химической обработки и топологии поверхности на блокирующее напряжение GaAs тиристорных мезаструктур, выращенных методом ГФЭ МОС

“…Однако получить обратную фаску на столь малых объектах технически затруднительно, поэтому поиск путей защиты от поверхностного пробоя продолжается. При изучении перспектив защиты высоковольтных мезаэпитаксиальных 4H-SiC-диодов от краевого пробоя путем формирования мезаструктур с наклонными стенками, образующими прямую фаску, авторы [21] пришли к выводу, что вместо вертикальных стенок более эффективным могло бы стать формирование мезаструктур с наклонными стенками. Как показало моделирование, при формировании прямой фаски в 4H-SiC-приборах с p−n 0 -переходом нет необходимости вытравливать мезаструктуру до n-подложки (глубина травления 10 мкм): достаточно протравить ее до плоскости p−n 0 -перехода на глубину 1.5−2 мкм.…”

Высоковольтные лавинные 4H-SiC диоды с прямой фаской

“…В работе [4] с помощью двумерного численного моделирования нами было показано, что для мезаструктурного 4H-SiC p + −p−n 0 −n + -диода, рассчитанного на обратное напряжение ∼ 1500 В, эффективной должна быть прямая фаска с углом α < 10 • относительно плоскости p−n 0 -перехода. Например, фаска с углом α = 6 • позво- ляет уменьшить краевое поверхностное поле почти в 3 раза по сравнению с полем в объеме.…”

Формирование SiC-мезаструктур с пологими боковыми стенками cухим селективным травлением через маску из фоторезиста

“…В отличие, например, от кремния в технологии SiC-приборов механическая обработка и химическое травление не применяются. В свое время для изготовления мезаэпитаксиальных SiC-приборов был разработан метод сухого селективного травления SiC в плазме фторсодержащих молекулярных газов, таких как CF 4 , SF 6 , и NF 3 [1,2]. Считается, что плазменное травление SiC происходит по реактивно-ионному механизму: атомы кремния удаляются с поверхности SiC за счет их химической реакции с ионами фтора и образования летучих молекул SiF 4 , а углеродные атомы -за счет их преимущественного физического распыления [3].…”

“…Мезаструктуры с пологими боковыми стенками могут использоваться для создания защитной фаски в высоковольтных 4H−SiC-приборах. В работе [6] нами проводилось численное моделирование пространственного распределения электрического поля в высоковольтных (∼ 1500 V) обратносмещенных мезаэпитаксиальных 4H−SiC p + −p−n o −n + -диодах с прямой фаской (модерируемую p + −p−n o −n + -структуру имеют, в частности, дрейфовые диоды с резким восстановлением на основе 4H−SiC [7,8]). Было показано, что снятие фаски под углами менее 10 • от плоскости p−n o -перехода позволяет в несколько раз уменьшить краевое поверхностное поле по сравнению с полем в объеме (например, при угле фаски около 6 • краевое поле меньше объемного почти в 3 раза).…”

“…мирования мезаструктур с пологими стенками ориентирована на изготовление в будущем высоковольтных 4H−SiC p + −p−n o −n + -диодов с прямой фаской. В работе[6] с помощью моделирования было показано, что для 1500-V диода эффективной должна быть прямая фаска с углом менее 10 • относительно плоскости p−n o -перехода; при этом глубина травления SiC должна немного превышать суммарную толщину всех слоев p-типа (около 3 µm). Исходя из этого, а также из результатов, показанных на рис.…”