Arka plan teknolojisi:

Silisyum karbür (sic), mükemmel elektriksel özellikleri (örneğin, bant aralığı genişliği, yüksek doymuş elektron hareketliliği ve yüksek termal iletkenlik) nedeniyle büyük ilgi görmüştür. Son derece yüksek sıcaklık, yüksek güç ve yüksek radyasyon ortamlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. 4h-sic (4H-sicMESFET'ler) tabanlı 4H-sicmesFET'ler, yüksek güçlü uygulamalarda çok önemli bir konuma sahiptir ve son yıllarda bir araştırma noktası haline gelmiştir. Bununla birlikte, önceki teknikte, drenaj akımı yoğunluğunda veya arıza voltajında yalnızca küçük bir artış elde edilir ve ikisinden birini iyileştirmek için diğerinin performansı bile feda edilmelidir, çünkü akım yoğunluğu ile arıza voltajı arasında karşılıklı bir kısıtlama vardır, bu da güç yoğunluğunun etkili bir şekilde iyileştirilmesini sınırlar. Önceki teknik, olağanüstü arıza özelliklerine sahip ancak biraz azaltılmış akım yoğunluğuna sahip kademeli bir tampon kapısı yapısı 4h-sicmesfet(sbg4h-sicmesfet) açıklar. Bu nedenle, araştırmacıların, artan güç yoğunluğu talebini karşılamak için arıza voltajını ve doygunluk drenaj akımı yoğunluğunu (tercihen her ikisini aynı anda) en üst düzeye çıkarmanın potansiyel yollarını bulmaları gerekmektedir.



Teknik uygulama unsurları:

Önceki teknikte yukarıdaki kusurları hedefleyen buluş, çift oluklu kademeli tampon kapısı 4h-sic metal yarı iletken alan etkili tüp ve aynı anda arıza voltajını ve doygunluk drenaj akımı yoğunluğunu iyileştirebilen bir modelleme ve simülasyon yöntemi sağlar.

Çift oluklu kademeli tampon kapısı 4h-sic metal yarı iletken alan etkili tüp, bir 4h-sic yarı yalıtkan alt tabaka katmanı, bir P-tipi tampon katmanı, bir birinci oluk ve bir ikinci oluk ve bir N-tipi kanal katmanı içerir;

N-tipi kanal katmanının üst uç yüzü sırasıyla kaynak kapak katmanı ve drenaj kapağı katmanıdır. Kaynak kapak tabakasının üst uç yüzü bir kaynak elektrot ile sağlanır ve drenaj kapağı tabakasının üst uç yüzü bir drenaj elektrotu ile sağlanır. Kaynak kapak tabakası ile tahliye kapağı tabakası arasında bir ızgara oluşturulur. Kapı ile N tipi kanal katmanının üst yüzeyi arasında kademeli bir tampon ızgara katmanı düzenlenmiştir. Drenajdan kapıya belirli bir mesafe uzatılarak bir alan plakası oluşturulur ve drenaj ile kapı arasına bir pasivasyon tabakası si3n4 düzenlenir.

İlk oluk kurulumu ve ikinci oluk, ilk oluğun kapının altında ve ikinci oluğun drenaj kapağı katmanının ve alan plakasının altında yer aldığı P tipi tampon katmanının üstüne yerleştirilmiştir.

Tercihen, birinci ve ikinci oluklar sırasıyla 0.15μm ve 1μm olmak üzere aynı derinlik ve uzunluktadır.

Tercihen, birinci oluk ile ikinci oluk arasına küçük bir masa direği yerleştirilir ve küçük masa direğinin uzunluğu 0,2μm'dir.

Tercihen, kaynak ve drenajın kalınlığı ve uzunluğu aynıdır, sırasıyla 0.2μm ve 0.5μm; Izgaranın kalınlığı ve uzunluğu sırasıyla 0.2μm ve 0.7μm'dir. Kapı kaynağı aralığı, kapı drenaj aralığı, kapı ve alan plakası aralığı sırasıyla 0.5μm, 0.7μm ve 0.3μm'dir.

Tercihen, N-tipi kanal tabakasının ve P-tipi tampon tabakasının kalınlığı sırasıyla 0.25μm ve 0.5μm'dir ve doping konsantrasyonu sırasıyla 3×1017cm-3 ve 1.4×1015cm-3'tür.