垂直型GaN和SiC功率器件

定　價：￥99.00

作　者：	[日] 望月和浩（Kazuhiro Mochizuki）著
出版社：	機械工業(yè)出版社
叢編項：	半導(dǎo)體與集成電路關(guān)鍵技術(shù)叢書
標(biāo)　簽：	暫缺

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ISBN：	9787111705024	出版時間：	2022-07-01	包裝：	平裝
開本：	16開	頁數(shù)：	218	字數(shù)：

內(nèi)容簡介

　　近年來.以氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）等寬禁帶半導(dǎo)體化合物為代表的第三代半導(dǎo)體材料引發(fā)全球矚目.第三代半導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(xué)與工程、電力電子技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的教材.

作者簡介

　　望月和浩（Mochizuki Kazuhiro） 1986年獲得學(xué)士學(xué)位，1988年獲得碩士學(xué)位，1995年獲得日本東京大學(xué)電子工程專業(yè)博士學(xué)位。1988年加入東京日立株式會社中央研究實驗室，期間參與了GaN和SiC功率器件以及GaAs（砷化鎵）微波功率放大器的研究。從1999年到2000年，擔(dān)任加州大學(xué)圣地亞哥分校訪問研究員。自2015年以來，他供職于日本國家先進工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所。目前研究方向與高壓超結(jié)功率器件有關(guān)。他先后在國際學(xué)術(shù)期刊和會議論文集上發(fā)表100多篇研究論文。IEEE高級會員，日本應(yīng)用物理學(xué)會會員。東京電子通信大學(xué)和東京法政大學(xué)兼職講師。

圖書目錄

譯者的話
原書前言
第１章　垂直型與橫向功率半導(dǎo)體器件 .１
１.１　引言１
１.２　典型功率半導(dǎo)體器件特性 .３
１.３　垂直型與橫向單極功率半導(dǎo)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?。粒欤魏虶aN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?。鹦蛽诫s 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(fù)合壽命３６
３.４.１　帶間復(fù)合壽命３６
３.４.２　間接復(fù)合壽命３８
３.４.３　俄歇復(fù)合壽命３９
３.４.４　載流子復(fù)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(fù)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(zhǔn)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ㄉLGaN .７２
５.２.１?。龋郑校欧ㄉLGaN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(xué)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(xué)氣相沉積 .８２
６.３　二維成核理論 .８５
６.４?。拢茫评碚?.８６
６.５　４Ｈ￣SiC的化學(xué)氣相沉積 .８７
６.６?。矗龋iC的化學(xué)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　ＩＣＰ刻蝕 .１００
７.２.２　濕法化學(xué)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(dǎo)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GaNＳＢＤ１３２
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ＳＢＤ１３８
８.１０１　GaN混合型ｐ￣ｎ肖特基二極管１３８
８.１０２?。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(dǎo)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　GaNＨＦＥＴ１５１
９.５.１　GaNＭＩＳＨＦＥＴ１５１
９.５.２　GaNＭＥＳＦＥＴ .１５５
９.５.３　GaNｐ＋柵極ＨＦＥＴ .１５６
９.６?。矗龋iCＪＦＥＴ .１５８
９.７?。停桑樱疲牛?.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
１０４.１　已報道的４Ｈ￣SiCｐ￣ｉ￣ｎ二極管結(jié)果 .１８４
１０４.２　正偏４Ｈ￣SiCｐ￣ｉ￣ｎ二極管的存儲電荷１８５ .
１０４.３?。矗龋iCｐ￣ｉ￣ｎ二極管的反向恢復(fù) .１８６
１０.５?。睿穑铍p極晶體管１８６
１０５.１　集電極層設(shè)計１８７
１０５.２　基極層設(shè)計１８９
１０５.３　二次擊穿的臨界集電極電流密度１８９
１０５.４　GaNＢＪＴ１８９
１０５.５　SiCＢＪＴ１９０
１０.６　肖克利二極管１９０
１０６.１　肖克利二極管的反向阻斷１９１
１０６.２　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ＭＦＰ２０３
１１２.１　不帶保護環(huán)的ＭＦＰ２０３
１１２.２　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ＪＴＥ２０５
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?。龋裕遥聭?yīng)力耐受性２０９
１２.３　ＨＴＧＢ應(yīng)力耐受性２１１
１２.４?。龋常裕遥聭?yīng)力耐受性２１２
１２.５?。裕脩?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