Abstract ：

基于CMOS工艺制备了空穴触发的Si基雪崩探测器(APD),基于不同工作温度下器件的击穿特性,建立空穴触发的雪崩器件的击穿效应模型.根据雪崩击穿模型和击穿电压测试结果,拟合曲线得到击穿电场与温度的关系参数(dE/dT),器件在250～320 K区间内,击穿电压与温度是正温度系数,器件发生雪崩击穿为主,dV/dT=23.3 mV/K,其值是由倍增区宽度以及载流子碰撞电离系数决定的.在50～140 K工作温度下,击穿电压是负温度系数,器件发生隧道击穿,dV/dT=-58.2 mV/K,其值主要受雪崩区电场的空间延伸和峰值电场两方面因素的影响.

Keyword ：

击穿电压 温度系数 击穿模型 硅基雪崩探测器

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为了兼顾高电流增益β 和发射极开路集电结的高击穿电压VCBO与基极开路集电极-发射极间的高击穿电压VCEO,有效提升电荷等离子体双极晶体管(bipolar charge plasma transistor,BCPT)的高压大电流处理能力,利用SILVACO TCAD建立了npn型BCPT的器件模型.考虑到双极晶体管的击穿电压主要取决于集电区掺杂浓度,首先研究了集电极金属对BCPT性能的影响.分析表明,BCPT集电区的电子浓度强烈依赖于电极金属的功函数,当采用功函数较大的铝(Al)作为集电极金属时,由于减小了金属-半导体接触的功函数差,降低了集电区中诱导产生的电子等离子体浓度,从而有效降低了集电结空间电荷区峰值电场强度,减小了峰值电子温度以及峰值电子碰撞电离率,因此,达到改善击穿电压VCBO和VCEO的目的.然而,集电区电子浓度的减小会引起基区Kirk效应,增大基区复合,降低β.为此,进一步提出了一种采用衬底偏压结构的BCPT,通过在发射区和基区下方引入正衬底偏压,调制发射区和基区有效载流子浓度,达到提高发射结注入效率、增大β的目的.结果表明:与仅采用锆(Zr)作为集电极金属的BCPT相比,该器件的峰值电流增益改善了21.69％,击穿电压VCBO和VCEO分别改善了12.78％和56.41％,从而有效扩展了BCPT的高功率应用范围.

Keyword ：

发射结注入效率 正衬底偏压结构 BCPT) 电流增益 击穿电压 金属-半导体接触的功函数差 电荷等离子体双极晶体管(bipolar charge plasma transistor

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一种具有半超结结构的快恢复二极管涉及功率半导体技术领域。本发明采用掺杂不同的三层外延层，从上至下分为第一外延层，第二外延层和第三外延层，所述第一外延层采用低掺杂，位于P型区域之下，所述第二外延层采用高掺杂，位于第一外延层及第三外延层之间，所述第三外延层采用低掺杂，位于衬底层之上。本发明所述的结构可以有效降低反向击穿电压对对P型注入区掺杂浓度的敏感性，从而扩大了P型注入区的工艺窗口，同时增大了器件的反向击穿电压。

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采用H等离子体处理p-GaN盖帽层来制备p-GaN栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT).在p-GaN层表面上先沉积2 nm的Al2O3薄膜,以减少H等离子体注入p-GaN时对表面造成的损伤.经研究表明沉积Al2O3阻挡层的器件栅极反向泄漏电流降低了一个数量级,开关比提高了约3倍.由于栅极泄露电流的减小,关态击穿电压从410 V提高到780 V.针对栅极反向泄漏减小的现象,进行了变温IG-VG测试,验证了栅极反向泄漏电流的主导机制是二维变程跳跃(Two-dimensional variable range hopping,2D-VRH)模型.分析了减小栅极反向电流的原因是由于Al2O3阻挡层改变了HR-GaN的表面态,使陷阱能级的活化能升高.此外,器件动态特性也表现出更稳定的趋势,这是Al2O3薄膜阻挡过多的H等离子体的注入,使AlGaN势垒和沟道陷阱态数量减少,电流崩塌效应减弱.

Keyword ：

H等离子体处理 栅极反向泄漏电流 p-GaN栅AlGaN/GaN HEMT Al2O3薄膜

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本发明公开了一种电荷等离子体SiGe异质结双极晶体管，为npn型晶体管。采用SiGe材料制备基区，与未掺杂的Si发射区和Si集电区形成异质结，通过有效改变发射结处能带结构来提高器件的电流增益。同时考虑到金属镉的功函数为4.07eV，易于与未掺杂的Si形成良好的金‑半接触，有效诱导产生n型电荷等离子体，且具有优良的导电性，较好的抗熔焊性，以及优异的抗拉强度和高耐磨性等优点，因此本发明采用金属镉作为发射极和集电极的电极材料，用于调节发射极和集电极下方对应发射区和集电区内n型载流子浓度。通过上述结构的有效配合，实现了晶体管电流增益、击穿电压和特征频率的同步提高。

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紫外光在各领域应用广泛,制备高性能紫外光电探测器(UVPD)受到研究人员的重视.GaN作为宽禁带半导体材料,具有高电子迁移率、稳定的物理化学性质、高击穿电压、低暗电流和固有可见盲区的特点.GaN基UV PD具有制备工艺简单、体积小无需附加滤光系统、易于与其他材料集成等特点,表现出优异的紫外光探测性能.围绕GaN基UVPD,介绍了 GaN材料在制备工艺上的研究进展;详细论述了常见结构GaN基UV PD最新结构的优化对器件性能的影响;介绍了基于表面声波、表面等离激元和场效应晶体管集成的新型GaN基UV PD;最后,对GaN基UV PD的发展趋势进行了展望.

Keyword ：

GaN 响应度 紫外光电探测器(UVPD) 器件优化 比探测率

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本发明提供一种二极管，包括N型衬底、阳极结构和阴极结构，阳极结构位于N型衬底的正面，阴极结构位于N型衬底的背面。阴极结构包括至少一个第一P+掺杂层以及位于每个第一P+掺杂层内部的第一N+掺杂层，通过第一N+掺杂层可以大大减小二极管的通态压降，而且能够减少静态击穿电压降低的幅度，提高二极管的可靠性。本发明在N型缓冲层内部的横向电阻区设置了第三N+掺杂层，有效抑制了二极管导通时有源区边缘载流子的积累量，即抑制了关断初期二极管内侧边缘的电流集中，分散了关断末期的电流丝，显著提高了二极管过流关断的坚固性，提高了二极管抑制高动态雪崩的能力，有效避免了反向恢复末期第一P+掺杂层与有源区边缘直接形成贯通电流丝而烧毁。

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本发明公开了一种具有高压和高增益模式的高频横向双极晶体管电路。该电路包括由多晶硅层(2101)、SiGe基区(2103)、Si发射区(2104)、Si集电区(2105)、SiO2埋氧层(2107)、和Si衬底(2108)构成的晶体管(21)和模式控制端(22)。在第一模式(高压模式)中，所述高频横向双极晶体管电路中晶体管的击穿电压(BVCBO和BVCEO)高达7.5V和2.0V以上。在第二模式(高增益模式)中，所述高频横向双极晶体管电路中的晶体管(21)的峰值电流增益高达150以上。模式控制端(22)通过控制供应给晶体管(21)中衬底电极(2112)处的模式控制信号来切换所述高频横向双极晶体管电路的工作模式。

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本发明公开了一种基于氮化镓材料的光继电器，整个光继电器内部器件的制备方式是是氮化镓发光器件、氮化镓光电转换器件和氮化镓高电子迁移率晶体管制备于三个独立芯片，而后进行封装集成；相比较传统基于Si基器件的半导体继电器来说，基于GaN材料的器件光电转化效率高、器件响应速度提高，同时拥有了更高的击穿电压。此外，本发明还将GaN基发光和光电转换器件集成于同一衬底上以及将发光器件、光电转换器件、高电子迁移率晶体管集成在同一衬底上并进行封装，这提高了器件性能，减少了集成封装步骤，同时减小了光电继电器的体积。

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本发明公开了一种掺杂浓度可调的横向SiGe异质结双极晶体管，为NPN型或PNP型横向SiGe HBT。通过在NPN型器件发射区和基区下方衬底电极加正电压(或在PNP型器件发射区和基区下方衬底电极加负电压)，可有效增大发射区掺杂浓度并减小基区掺杂浓度，同时提高电流增益和特征频率；通过在NPN型器件集电区下方衬底电极加负电压(或在PNP型器件集电区下方衬底电极加正电压)，可有效降低集电区掺杂浓度，提高击穿电压。与常规横向SiGe HBT相比，所述晶体管可通过改变位于发射区、基区和集电区下方衬底电极的外加电压来独立调节上述三个区的掺杂浓度，从而实现特征频率、电流增益和击穿电压的同步提高。

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