Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние компонентной базы экстремальной электроники на SiC 8
1.1. Карбид кремния – базовый материал экстремальной электроники 8
1.2. Электронная компонентная база силовой электроники на SiC 16
1.3. МДП-транзисторы на 4H-SiC для силовой электроники 20
1.3.1. Принцип работы 20
1.3.2. Структура, базовые технологии и требования к характеристикам 23
1.3.3. Физико-технологические проблемы создания 28
1.3.4. Роль подзатворного диэлектрика 33
Цель и задачи диссертационной работы 41
2. Физико-технологические особенности формирования подзатворного диэлектрика в транзисторных структурах на 4H-SiC 43
2.1. Методы исследования электрофизических свойств подзатворного диэлектрика и границы раздела 4H-SiC/SiO2 43
2.1.1. МДП-структуры 43
2.1.2. Латеральные МДП-транзисторы 52
2.2. Исследование электрофизических свойств подзатворного диэлектрика и границы раздела 4H-SiC/SiO2 55
2.2.1. Термическое окисление 4H-SiC 58
2.2.2. Термический рост и отжиг SiO2 в атмосфере O2 61
2.2.3. Введение азота на границу раздела 4H-SiC/SiO2 64
2.2.4. Введение фосфора на границу раздела 4H-SiC/SiO2 74
2.2.5. Введение мышьяка на границу раздела 4H-SiC/SiO2 91
2.2.6. Заглубление канала МДП-транзистора 97
2.3. Анализ результатов формирования подзатворного диэлектрика 100
Выводы по главе 107
3. Физико-топологическое проектирование силовых МДП-транзисторов на 4H-SiC 108
3.1. Расчёт параметров дрейфовой области 108
3.2. Структура ячеек 111
3.3. Проектирование МДП-транзистора с заглублённым каналом 116
Выводы по главе 117
4. Изготовление и характеризация силовых МДП-транзисторов на 4H-SiC 119
4.1. Технологический маршрут изготовления 119
4.2. Исследование электрических характеристик 124
4.2.1. Статические характеристики 124
4.2.2. Динамические характеристики 135
Выводы по главе 144
Заключение 146
Сокращения 147
Обозначения основных физических величин и технических параметров 149
Список литературы 155
Приложения 170
A. Обработка экспериментальных ВФХ и G–V-характеристик 170
Б. Проводимость и ёмкость, обусловленные поверхностными состояниями 178
B. Напряжение пробоя подзатворного диэлектрика и эмиссия Фаулера–Нордгейма 178
Г. Анализ Вейбулла 179
Д. Дополнительные вольт-фарадные измерения 180
Е. Учёт полевой зависимости подвижности носителей заряда 181
- Физико-технологические проблемы создания
- Введение азота на границу раздела 4H-SiC/SiO2
- Структура ячеек
- Статические характеристики
Физико-технологические проблемы создания
Химическая и температурная стойкость SiC, а также присущий ему политипизм, обусловливают определённые технологические сложности при производстве МДП-транзисторов и других приборов на 4H-SiC. Наиболее критическими технологиями, потребовавшими серьёзных научных, конструкторских и технологических усилий, являются технологии формирования подложек большого диаметра высокого качества, эпислоёв с низкой концентрацией дефектов, омических контактов, ПД и канала МДП-транзистора [72]. В данной работе мы не будем касаться вопросов объёмного и эпитаксиального роста 4H-SiC, поскольку современная промышленность обеспечивает достаточно высокое качество соответствующей продукции.
Говоря об интеграции SiC в технологии микроэлектроники и его совместимости с другими материалами, необходимо отметить ряд особенностей, связанных с шириной запрещённой зоны 4H-SiC и его кристаллической структурой. К таким особенностям относятся выбор проводниковых материалов при формировании выпрямляющих и омических контактов, а также материала затвора (с точки зрения контроля контактной разности потенциалов на межфазных границах в полупроводниковых приборах), влияние свойств ПД и границы раздела 4H-SiC/SiO2 на рабочие характеристики МДП-транзисторов (см. раздел 1.3.4), а также выбор элементов для легирования 4H-SiC и неполная ионизация примеси.
Выпрямляющие контакты в рамках данной работы не представляют интереса и далее не рассматриваются.
Омические контакты играют важную роль в инжекции и экстракции носителей заряда в полупроводниковых приборах, их влияние особенно выражено в приборах силовой и высокочастотной электроники. Высокое сопротивление омических контактов ограничивает рабочую частоту прибора, увеличивает статические и динамические потери прибора в целом. Кроме того, диссипация электрической энергии в омических контактах приводит к их локальному перегреву и разрушению, а значит выходу из строя всего прибора. Идеальный омический контакт – это контакт, который не влияет на рабочие характеристики прибора. Требования, предъявляемые к омическим контактам в современной силовой SiC-электронике – низкое сопротивление на единицу площади Rcon sp в диапазоне 10–5…10–6 Омсм2 [73, 74] и высокая стабильность параметров в условиях рабочих режимов и температур.
Для получения омического контакта с низким сопротивлением необходима высокая степень легирования контактной области полупроводника и низкий потенциальный барьер между полупроводником и металлом [75, 76]. При высоком уровне легирования полупроводника, ширина барьера становится настолько малой, что возможно туннелирование электронов сквозь этот барьер, при этом полный ток через контакт к полупроводнику n-типа определяется туннельной компонентой [26], а сопротивление на единицу площади определяется выражением где g - заряд электрона, bn - высота барьера между полупроводником и металлом, Е00 - напряжённость электрического поля, нормального к плоскости контакта, 0 - электрическая постоянная, т - эффективная масса электрона, - редуцированная постоянная Планка, TVd - концентрация донорной примеси в полупроводнике.
Из этого выражения видно, что сопротивление экспоненциально зависит от ФьпД/ d. В случае 4H-SiC получить низкий барьер с широко используемыми в микроэлектронике металлами [26, 76] не представляется возможным (рисунок 1.18), поэтому омические контакты формируются на высоколегированных областях SiC нанесением металла с последующим высокотемпературным отжигом [70, 77, 78]. В ходе такого отжига происходит химическая реакция между металлом и SiC с образованием промежуточных фаз (силицидов [79], карбидов и пр.), за счёт чего снижается толщина и (или) высота потенциального барьера между металлом и SiC [80, 81].
Как материал для формирования омических контактов к 4H-SiC n-типа лучше всего себя зарекомендовал никель. Нанесение слоя Ni на высоколегированную область 4H-SiC с концентрацией азота более 71018 см–3 c последующим отжигом при 900…1000 С [82] позволяет сформировать высококачественный омический контакт с сопротивлением порядка 110–6 Омсм2 [70]. Для формирования омических контактов к 4H-SiC p-типа наиболее часто используются Ni/Ti/Al-системы [74]. Алюминий позволяет дополнительно легировать приповерхностную область 4H-SiC и тем самым увеличить туннельную компоненту тока через контакт. Сопротивление омических контактов на основе систем Ni/Ti/Al, Ni/Al и Al/Ti лежит в диапазоне 10–5…10–4 Омсм2 [81].
Уровень вакуума
Легирование 4H-SiC. Основной сложностью при формировании контактов к SiC p-типа и причиной высокого сопротивления таких контактов по сравнению с омическими контактами к SiC n-типа является высокий энергетический барьер между металлами и 4H-SiC p-типа (см. рисунок 1.18), а также неполная ионизация примеси, особенно сильно проявляющаяся в материале p-типа вследствие более высокой энергии ионизации (таблица 1.2). Так, при комнатной температуре и уровне легирования 11018 см–3 степень ионизации примеси для SiC, легированного азотом, составляет 58 % (рисунок 1.19, а), а для легированного алюминием – всего 6 % (рисунок 1.19, б).
Основными легирующими примесями в 4H-SiC являются B и Al (для p-типа), а также N и P (для n-типа). Для формирования областей n-типа в SiC-структурах методом ионной имплантации обычно используют P, а для легирования в ходе эпитаксиального роста - N. Это связано с тем, что Р обладает высокой химической активностью и имеет более высокий предел растворимости в SiC [87], что важно при формировании высоколегированных областей для омических контактов. Для формирования областей -типа ионной имплантацией и в ходе эпитаксии обычно в качестве легирующей примеси используют Al, поскольку он имеет более низкую энергию ионизации (см. таблицу 1.2) и технологически более удобен при эпитаксии, чем B.
Приведённое сопротивление JFET-области RJFET sp зависит от конструкции прибора и обычно составляет менее 1 мОмсм2. Приведённое сопротивление дрейфовой области Rdrift sp для структуры, рассчитанной на напряжение пробоя 2,5 кВ составляет 1,5 мОмсм2, а приведённое сопротивление высоколегированной подложки толщиной 350 мкм Rsub sp не превышает 1 мОмсм2. Вклад же сопротивления канала существенно превышает суммарный вклад перечисленных выше компонентов и практически полностью определяет общее приведённое сопротивление транзистора [58].
Высокое сопротивление транзистора приводит к увеличению активных и динамических потерь, диссипации электрической энергии в виде тепла, а также к существенному ограничению рабочего диапазона частот. В связи с этим важнейшей задачей является уменьшение сопротивления канала МДП-транзисторов на 4H-SiC и оптимизация электрофизических свойств ПД и границы раздела 4H-SiC/SiO2.
Введение азота на границу раздела 4H-SiC/SiO2
В разделе рассмотрены три технологии формирования ПД:
Технология N2O (термическое окисление в атмосфере N2O при 1250 С в течение 14 ч);
Технология D-N2O (осаждение методом PECVD слоя SiO2 (50 нм) с последующим отжигом в атмосфере N2O при 1150 С в течение 3 ч) [153];
Технология AGON (осаждение методом PECVD двуслойной системы «Si3N4 (5 нм) / Si02 (45 нм)» с последующим окислением в атмосфере 02 при 1250 С в течение 1 ч) [154-157]. Параметры всех трёх технологий формирования ПД были подобраны, исходя из необходимой толщины (50 нм).
Таким образом, доставка азота на границу раздела 4H-SiC/Si02 осуществлялась тремя различными способами: в ходе термического окисления в атмосфере N20 (N20) , при помощи отжига слоя Si02 в атмосфере N20 (D-N20) и при помощи окисления тонкого слоя SisN4 (AGON). В ходе окисления двуслойной системы атомы кислорода диффундируют через слой Si02 и окисляют тонкий слой Si3N4, а затем тонкий приповерхностный слой 4H-SiC. Атомы N, освобождённые в результате окисления тонкого слоя Si3N4, доступны для пассивации ПС на границе раздела 4H-SiC/Si02. Поверхностная концентрация азота в слое Si3N4 толщиной 5 нм, рассчитанная из молярной массы и плотности Si3N4, составляет 31016 см–2, чего должно быть достаточно для пассивации ПС на границе раздела 4H-SiC/Si02 плотностью около 11013 эВ-1см–2 [133]. Как было показано в [138], при поверхностной концентрации азота около 71014 см–2 плотность состояний на границе раздела 4H-SiC/Si02 существенно уменьшается, а подвижность носителей заряда в канале транзистора увеличивается.
МДП-структуры с полупроводником п-типа. Как показали первичные тесты МДП-структур с полупроводником и-типа, все образцы с введёнными на границу раздела атомами N имеют схожие ВФХ (рисунок 2.23, а). Образец AGON имеет более высокий встроенный в диэлектрик заряд (положительный), который приводит к смещению ВФХ влево, и очень низкий гистерезис ВФХ dVft, (на рисунке 2.23, а не показано), что свидетельствует о низкой концентрации медленных ловушек Qsotlq (таблица 2.5). Высокое значение положительного встроенного заряда для образца AGON вероятно связано с высокой концентрацией азота на границе раздела 4H-SiC/Si02 и в приповерхностном слое ПД, полученного в ходе окисления слоя Si3N4. Низкая концентрация медленных ловушек свидетельствует либо о наличии резкого перехода 4Н-8іС/диэлектрик, либо о пассивации этих состояний в ходе формирования ПД.
Как следует из меньшего размера пика проводимости на G–V-характеристиках (рисунок 2.23, б), образцы D-N2O и AGON имеют более низкую плотность состояний (см. таблицу 2.5), чем образец N2O (данные приведены для ловушек, расположенных на 0,4 эВ ниже дна зоны проводимости 4H-SiC, что соответствует измерениям при комнатной температуре и частоте измерительного сигнала 10 кГц). Это может быть связано с меньшей концентрацией образующихся в ходе термического окисления SiC кластеров углерода на границе раздела для образцов D-N2O и AGON. Для образца AGON было получено распределение плотности состояний в верхней половине запрещённой зоны 4H-SiC методом спектроскопии адмиттанса (рисунок 2.24). Сечение захвата ловушек составило 10– 17…10–18 см2, что указывает на то, что они связаны с однозарядовыми состояниями существенно растёт ближе к дну зоны проводи-мости 4H-SiC. Это обуслов лено высокой концентрацией околоин терфейсных ловушек, расположенных на 0…0,35 эВ ниже дна зоны проводи мости. При этом состояния, связанные с кластерами углерода (Ec – Eit 0,35 эВ), остаются на низком уровне, поскольку их формирование обычно связано с процессом окисления достаточно толстого слоя 4H-SiC.
МДП-транзисторы на низколегированной p-области. Латеральные МДП-транзисторы, сформированные на низколегированной p-области с внедрёнными на границу раздела 4H-SiC/SiO2 атомами N, имеют схожие ВАХ (рисунок 2.25, а) и примерно одинаковую подвижность носителей заряда в канале (рисунок 2.25, б). Образец AGON имеет более высокую подвижность носителей заряда при высоких значениях напряжения на затворе (см. рисунок 2.25, б), где доминирующим механизмом рассеяния становится рассеяние на шероховатостях поверхности. Из передаточных характеристик, снятых при комнатной температуре и построенных в полулогарифмическом масштабе, были рассчитаны обратный наклон ВАХ для всех образцов и концентрация ПС (таблица 2.6).
Концентрация ПС на границе раздела 4H-SiC/SiO2 для ПД, сформированного по технологии AGON на низколегированной p-области, сопоставима (или даже немного выше) с таковой для технологии N2O, что подтверждается ВФХ и G–V-характеристиками МДП-ИК-структур (рисунок 2.26), и является причиной более высокого порогового напряжения МДП-транзистора. Таким образом, более низкая плотность состояний для образца AGON, полученная на МДП-структурах с полупроводником n-типа, не приводит к соответствующему увеличению подвижности носителей заряда в канале транзистора. Это происходит потому, что подвижность носителей заряда в большей степени ограничена ПС, связанными с околоинтерфейсными ловушками, а не с кластерами углерода.
Дополнительные вольт-фарадные измерения МДП-структур в составе МДП-транзисторов (см. приложение Д) показали, что при низкой концентрации носителей заряда в инверсионном слое Qinv/q образец AGON имеет более низкую подвижность, чем образец N2O (рисунок 2.27), что согласуется с более высокой плотностью ПС на границе раздела 4H-SiC/SiO2. При этом более высокое значение подвижности при высоких значениях Qinv/q связано с меньшей шероховатостью поверхности границы раздела 4H-SiC/SiO2. Данный вывод подтверждается АСМ-исследованием поверхности SiC после жидкостного травления затвора и ПД (рисунок 2.28).
Среднее арифметическое отклонение шероховатости поверхности Ra со ставило 0,9 нм для образца AGON и 1,4 нм для образца N2O. По видимому, это связано с тем, что термическое окисление 4H-SiC приводит к проявлению ступеней роста Температурные зависимости. Передаточные характеристики и подвижность носителей заряда в канале латеральных МДП-транзисторов с ПД, изготовленным по технологии N2O и AGON для различных температур представлены на рисунках 2.29 и 2.30 соответственно. Характеристики латеральных МДП-транзисторов с ПД, изготовленным по технологиям N2O и AGON, изменяются с температурой схожим образом: увеличиваются ток стока и подвижность носителей заряда, уменьшается пороговое напряжение, пик на характеристиках FE(Vgs) становится более выраженным и смещается влево. Это связано с уменьшением количества захваченных на ПС электронов и, соответственно, рассеяния свободных носителей заряда на заряженных ловушках.
Температурные зависимости подвижности носителей заряда 0 (см. приложение Е) и порогового напряжения Vth для транзисторов с ПД, изготовленным по различным технологиям, представлены на рисунке 2.31. Для образцов N2O и AGON при температуре ниже 450 К доминирующим механизмом рассеяния носителей заряда в канале транзистора является кулоновское рассеяние, которое ослабевает с ростом температуры. При более высокой температуре зависимость 0(T) выходит на плато, что связано с увеличением рассеяния носителей за ряда в канале транзисторов на фононах. При этом для образца O2 во всём диапазоне температур доминирующим механизмом рассеяния носителей заряда является кулоновское рассеяние на заряженных ловушках. Это происходит из-за высокой плотности состояний на границе раздела 4H-SiC/SiO2.
МДП-транзисторы на высоколегированной p-области. При формировании латеральных транзисторов на высоколегированной p-области различие между технологиями формирования ПД (N2O, D-N2O и AGON) становится более очевидным (рисунок 2.32). В этом случае подвижность носителей заряда в канале транзистора для образцов с осаждённым слоем диэлектрика (AGON, D-N2O) существенно выше, чем для выращенного термически (N2O).
Структура ячеек
Транзистор был сформирован из массива гексагональных ячеек и плавающих охранных колец, расположенных по периметру прибора (рисунок 3.3, а). Ячейка транзистора имела ширину 13 мкм при длине канала 1 мкм и ширине JFET-области 3 мкм (рисунок 3.3, б). Сечение спроектированного транзистора по линии, изображённой на рисунке 3.3, а представлено на рисунке 3.4.
Параметры p-, n+- и p+-областей. Уровень легирования p-области, глубина её залегания и длина канала определяются расчётным напряжением пробоя прибора и рассчитывается таким образом, чтобы избежать прокола p-области в закрытом состоянии транзистора, когда область обеднения p–n-перехода, образованного p-областью и дрейфовым n–-слоем, достигает n+-области стока транзистора. Чтобы сформировать прямоугольный профиль распределения ионов Al в p-области, необходимо провести несколько имплантаций с различными энергиями ионного пучка и различными дозами (50…650 кэВ, 41012…41013 см–2). Расчётная глубина залегания p-области составила 1 мкм, а концентрация Al 11018 см–3 (рисунок 3.5, а). Процесс имплантации примеси моделировался методом Монте–Карло, учитывающим поведение большого количества имплантированных ионов, при помощи программного пакета «TRIM» [178].
Как было упомянуто в разделе 1.3.3, для формирования омических контактов к 4H-SiC n- и p-типов с низким сопротивлением необходим высокий уровень легирования приповерхностной области карбида кремния. Расчётная концентрация P и Al в n+- и p+-областях составила более 1020 см–3 (рисунок 3.5, б). Для обеспечения низкого сопротивления омических контактов необходима достаточно большая площадь контакта, поэтому ширина p+-области и полуширина n+-области стока в разрабатываемом МДП-транзисторе составили 2 мкм.
Затвор и n+-область обычно формируются «внахлёст», чтобы избежать ухудшения рабочих характеристик транзистора вследствие ошибки совмещения фотолитографических масок. Поскольку у использовавшейся фотолитографической установки допуск на совмещение слоёв составляет 0,4 мкм, то для гарантированного совмещения фотошаблонов затвора и n+-области, ширина области перекрытия должна была составлять 1 мкм.
Включение паразитного биполярного транзистора, «+-областью, -областью и дрейфовой областью МДП-транзистора, может привести к снижению напряжения пробоя транзистора. При резком изменении напряжения «сток-исток» (при большом значении dVldt) может возникнуть ситуация, когда разности потенциалов между /- и «"-областями, обусловленной падением напряжения вследствие протекания дырочного тока вдоль / -области, окажется достаточно для прямого смещения /?–и-перехода «база-эмиттер» паразитного биполярного транзистора и его включения, что, в свою очередь, приведёт к преждевременному пробою МДП-транзистора. Для устранения этого эффекта р+- и и+-области соединяют металлизацией истока (чтобы выровнять потенциал между ними), а также снижают сопротивление / -области увеличением уровня легирования и уменьшением её размера.
Ширина JFET-области. Поскольку JFET-область ограничена двумя /?–и-переходами (см. рисунок 1.14), то её сопротивление RWET зависит от её ширины WJFEJ и может вносить существенный вклад в общее сопротивление МДП-транзистора. ОПЗ этих обратно смещённых –«-переходов дополнительно сужают область протекания тока, ширина которой зависит от разности потенциалов между р- и JFET-областями, т. е. от в зависимости от ширины JFET-области падения напряжения в канале транзистора. Поскольку сопротивление канала МДП-транзистора на 4H-SiC может быть высоким, то необходимо учитывать эту особенность при его проектировании. На рисунке 3.6 приведён результат расчёта приведённого сопротивления JFET-области по сравнению с приведённым сопротивлением дрейфовой области в зависимости от ширины JFET-области. Расчёт проведён исходя из размеров упомянутой выше структуры ячейки (см. рисунок 3.3, б) без учёта толщины ОПЗ ограничивающих p–n-переходов (U = 0 В) и с учётом областей обеднения для разности потенциалов между p-областью и JFET-областью U, равной 1, 2, 5 и 10 В.
Если ширина JFET-области слишком большая, то может возникнуть ситуация, когда ОПЗ p–n-переходов не экранируют ПД и поле проникает к границе раздела «диэлектрик–полупроводник» (рисунок 3.7), что может привести к преждевременному пробою МДП-транзистора. Напряжённость электрического поля в ПД определяется выражением где Es – напряжённость поля в полупроводнике вблизи границы раздела «диэлектрик–полупроводник», Eox – напряжённость поля в ПД, ox – диэлектрическая проницаемость ПД. Для пары 4H-SiC – SiO2 напряжённость поля в диэлектрике будет в 2,5 раза выше, чем на поверхности полупроводника. Важно подобрать такую ширину JFET-области, при которой её сопротивление не будет слишком большим, но при этом необходимо избежать существенного увеличения площади ячейки и напряжённости поля вблизи ПД в закрытом состоянии транзистора. Ширина JFET-области разрабатываемого МДП-транзистора составила 3 мкм.
Охранные структуры. В качестве охранных структур были использованы системы плавающих колец (6 или 14 колец) шириной 2 мкм с постоянным или постепенно увеличивающимся расстоянием между ними от прибора к периферии соответственно [179]. Расчёт геометрии охранных колец и напряжения их пробоя был проведён в программном пакете «Medici TCAD». Распределение потенциала и напряжённости поля в охранной структуре, состоящей из 6 плавающих колец, при напряжении «сток–исток» Vds = 1200 В приведено на рисунке 3.8. Расчётное напряжение пробоя такой охранной структуры составило 1200 В.
Статические характеристики
Максимальный постоянный ток стока транзистора ограничен максимальным рабочим напряжением и максимальной рабочей температурой и зависит от сопротивления транзистора во включённом состоянии, его площади, теплопроводности полупроводника и эффективности отвода тепла от кристалла. Максимальный импульсный ток стока, помимо вышеперечисленного, зависит от скважности импульсов и может быть существенно выше, чем максимальный постоянный ток.
Типичная передаточная характеристика силового МДП-транзистора на 4H-SiC представлена на рисунке 4.3, а. По передаточным характеристикам опре деляют различные электрические параметры МДП-транзистора: напряжение включения, крутизну ВАХ, ток утечки транзистора. Обычно пороговое напряже ние включения силовых транзисторов Vth rc определяют как напряжение на затворе при определённом малом токе стока Ids = Irated (например, Vds=2 В, Irated = 0,1 мА) и заданном напряжении Vds (рисунок 4.3, а). Ещё одним способом определения порогового напряжения Vth ext является экстраполяция линейного участка ВАХ до Ids = 0 (как и для латеральных МДП-транзисторов). Проводимость МДП-транзистора Gm (рисунок 4.3, б) является производной величиной от тока стока Важной характеристикой является ток утечки через затвор Igss, который должен быть минимальным во всём рабочем диапазоне напряжений на затворе Vgs и стоке VdS и обычно определяется как ток через затвор при максимальном рабочем напряжении на затворе Vgs max = max(Vgs) и напряжении «сток-исток» Vds = О В, например, Vgs max = 20 В (рисунок 4.4): kss = Jgs\vus=o,vgs=vgs max Ток утечки затвора зависит от качества диэлектрика и напряжённости поля в нём и определяется его толщиной, напряжением на затворе, диэлектрической проницаемостью диэлектрика, а также высотой энергетического барьера между диэлектриком и полупроводником.
Типичные выходные характеристики силового МДП-транзистора на 4H-SiC представлены на рисунке 4.5, а. Сопротивление транзистора во включённом состоянии Rds(on) определяется крутизной выходных характеристик и вычисляется из максимального наклона выходной ВАХ (см. рисунок 4.5, а). Для вычисления приведённого сопротивления транзистора i?ds(on) sP необходимо знать площадь транзистора S: tfds(on) sp = tfds(on) S .
ВАХ МДП-транзистора на 4H-SiC в закрытом состоянии представлена на рисунке 4.5, б. Напряжение пробоя VdSS определяется как напряжение, при котором ток стока IdS равен некоторому заданному значению 1 55 (например, 1 мкА), которое по сути является током утечки транзистора при максимальном напряжении «сток-исток»: dss = dsl/ds=/dss .
Пробой МДП-транзисторов на 4H-SiC может происходить по следующим причинам:
- превышение напряжённости поля лавинного пробоя 4H-SiC в области охранных структур на периферии прибора или в –«-переходе «р-область - дрейфовая область»;
- дефектность кристаллической структуры 4H-SiC;
- прокол / -области вследствие её малой толщины или низкой концентрации примеси;
- поверхностный пробой в области охранных структур вследствие высокой плотности состояний на границе раздела 4H-SiC/Si02;
- включение паразитного n-p-n-транзистора;
- локальный перегрев транзистора;
- высокая напряжённость поля в ПД и его пробой.
Обычно транзисторы конструируются и эксплуатируются таким образом, чтобы пробой происходил в объёме полупроводниковой структуры.