高性能4H--SiC IGBT器件设计与制备技术研究的开题报告.docx

高性能4H--SiCIGBT器件设计与制备技术研究的开题报告
一、选题背景
随着电力电子技术的高速发展，基本上所有的电力电子应用都要求运行的效率越高，安装越小，重量越轻。而硅功率半导体器件由于其应用范围广泛，技术成熟，制造工艺成本低等优点，在电力电子领域一直扮演着重要的角色。但是常规硅功率半导体器件在高温高频场合下，无法满足电力电子市场对效率和功率密度的要求。随着技术不断发展，4H--SiC已成为高性能功率器件应用的有希望的新的半导体材料，其热导率、击穿电场强度和导电性能比Si明显提高。SiC的电特性和热特性是它成为高功率、高频率应用领域最优异的材料之一。因其电学特性的优越，SiC的成为广泛关注的焦点，制造出高性能4H--SiCIGBT器件也成为了一个热点研究问题。
二、研究目的
4H--SiCIGBT器件作为一种新型半导体器件，由于其优越的电特性，是目前电力电子领域备受关注的研究领域之一。因此本文将围绕4H--SiCIGBT器件的设计和制备工艺方面的研究。旨在实现以下目标:
1.分析4H--SiCIGBT器件的电学特性，进行仿真分析，并得出其在高功率高频率条件下的电气性能能力。
2.研究SiC材料性质和其与其他材料工艺性能的关系，对4H--SiCIGBT器件进行高效的制备技术研究，提高器件制备的可靠性和稳定性。
3.组建实验研究团队，利用实验手段来验证所设计的4H--SiCIGBT器件的性能和稳定性。
三、研究内容和方法
1.4H--SiCIGBT器件电学特性分析
针对4H--SiCIGBT器件的电学特性进行理论研究、仿真模拟、实验研究等手段来分析其性能。借助SilvacoTCADPAM-RT程序进行仿真分析，在不同参数下，分别分析器件在空间分布场下的电场分布，电荷分布，电压-电流曲线变化以及各项电特性。配合实验研究，对比理论仿真和实验研究结果来分析其电学特性。
2.4H--SiCIGBT器件制备技术研究
对4H--SiC材料特性的分析，探寻其在制备过程中结晶生长、外延生长等多个工序中材料性质的变化规律。将应用化学气相沉积、离子束刻蚀等制备工艺进行处理，关注其工艺参数对器件质量、稳定性和自洁特性等的影响。从制备过程中不同工艺参数的协调关系，来控制SiC材料生长中晶粒的大小，降低晶粒边缘的缺陷密度，同时提高材料质量，保证器件的稳定可靠性。
3.4H--SiCIGBT器件实验研究
组建小型实验室，在实验中对设计和制备的4H--SiCIGBT器件进行测试和验证，进行电气特性测试，包括输入输出电流、开关特性、动态电压和功率损耗等指标。在实验中模拟出不同高温高频场合下的使用情况，以便更真实地反映4H--SiCIGBT器件的实际应用效果。通过对实验结果的收集，分析器件的稳定性和自洁性能。
四、研究进度安排
1.时间安排
第1-3月：完成4H--SiCIGBT器件电学特性分析研究，包括理论研究、仿真模拟和实验研究。
第4-6月：完成4H--SiCIGBT器件制备技术研究，包括外延生长、化学气相沉积等工艺研究。
第7-12月：完成4H--SiCIGBT器件实验研究，包括器件实验测试、数据分析与处理等。
2.研究经费
根据总经费约定，本项目拟申请经费20万。
五、研究意义
本文的研究内容包含了4H--SiCIGBT器件的设计和制备工艺方面的研究，其研究结果不仅可以推动4H--SiCIGBT器件在电力电子领域的应用，同时，也可作为4H--SiC材料的生长和制备技术方面的研究，为4H--SiC材料在电力电子领域中的广泛应用提供基础研究。本文研究成果对推动我国半导体产业技术升级及推进我国半导体器件的研究与发展具有积极作用。