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随着半导体行业发展,硅基器件越来越接近其材料性能极限,而不能满足越来越高的功率密度和高频高压工作需求。第三代宽禁带碳化硅材料因其禁带宽、临界击穿电场强度高、热导率大、电子饱和漂移速度高等优势而成为高温、高压、高频、辐照等领域的主流功率半导体材料。SiC MOSFET器件因其输入阻抗高、温度稳定性好、安全工作区大等优点,特别是在高频高压领域更是优势明显,广泛应用于固态变压器、轨道交通、智能电网、高压传输等,逐渐成为国内外的研究热点。目前中低压SiC MOSFET器件已陆续商业化量产,高压SiC MOSFET器件研究也逐渐趋于成熟,因此不少研究团队开始向超高压SiC MOSFET器件研究领域迈进。基于这种发展趋势,本文旨在开展10kV SiC MOSFET器件设计优化研究,利用Silvaco TCAD半导体数值分析平台对器件的转移特性、输出特性、阻断特性、电容特性、栅电荷特性和开关特性等进行了较系统的仿真优化设计,并基于国内碳化硅功率器件工艺制造平台完成了器件版图绘制和主要制备工艺流程制定。首先,本文通过理论分析和计算确定出能够满足设计要求的10kV SiC MOSFET器件的外延层掺杂浓度和厚度范围,然后借助Silvaco二维仿真器Atlas对外延参数、Pbase区掺杂、JFET区宽度、沟道长度、栅氧化层厚度和元胞节距等结构参数进行拉偏仿真优化,获得器件的漂移区浓度为5×1014cm-3,漂移区厚度为100μm,JFET区宽度为3.5μm,沟道长度为0.8μm。仿真结果表明:器件的阈值电压为2.3V,栅源电压为20V,导通电流密度为20A/cm2时,比导通电阻为185mΩ·cm2。随后器件采用场限环结终端技术,通过优化设计场限环数量和环宽,获得了阻断电压为13.2kV的结终端结构。其次,本文研究了10kV SiC MOSFET器件的电容特性、栅漏电荷特性和开关特性,获得不同JFET区宽度、沟道长度和栅氧厚度对其动态特性的影响。仿真结果表明:当漏源电压为5kV时,器件输入电容、输出电容和反馈电容分别为2.6nF、54.4pF和9pF;器件栅电荷为94.7nC;器件开启和关断时间分别为67ns和675ns,开启和关断损耗分别为1.1mJ和4.3mJ。最后,本文对器件版图设计中常用的条形元胞和方形元胞的导通能力进行了简要理论分析,然后绘制出10kV SiC MOSFET器件方形元胞和条形元胞版图,并简单论述了器件制备的主要工艺步骤。本论文通过理论分析计算和数值仿真的方法进行了10kV SiC MOSFET器件的静动态特性研究,开展了版图设计,并制定了工艺制备的主要流程,为国内超高压SiC MOSFET器件研究提供了一定的设计参考。