Extraction of withstand voltage reduction factor in non-dope layer of diamond power device

金刚石功率器件无掺杂层耐压折减系数的提取

基本信息

批准号：
21K04005
负责人：
渡邉晃彦
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04005/
关键词：
ダイヤモンドパワーデバイス TEG スナップバックパワー半導体

项目摘要

本研究の目的は、ダイヤモンドパワ－デバイスのノンドープ耐圧層における耐圧低下要因を、独自に提案したp+ - i - p+構造のTEGを用いて評価することで実験的に検証し、設計に必要な基本パラメータを取得することにある。本研究期間中に明らかにする項目は（１）不純物混入が殆どないi層耐圧の温度依存性、（２）i層内混入不純物が耐圧に及ぼす影響、（３）i層内混入不純物が濃度勾配をもつ場合の耐圧変化、（４）p+ - n - p+構造TEGによるダイオード特性評価の可能性、である。昨年度p+ i p+構造TEGにおいて高電圧を印加すると印加電圧140V付近で電圧が減少しながら電流が急激に増加するスナップバックが起きることを見出した。スナップバックが発生する原因としてi層に含まれる極微量なn型ドーパントが考えられ、本年度はi層に意図的に極微量のリン(P)をドープしたp+ n- p+構造TEGを作製し検証した。結果として、スナップバックが発生する印加電圧はp+ i p+構造では100～180Vであったのに対しp+ n - p+構造では約700Vであった。スナップバックの発生する閾値電圧は両者で違いが生じたが、スナップバックが発生した時の基板温度は両者とも約60℃であった。ただし、この温度はそれぞれのｉ層に含まれていると考えられるＮ、Ｐの活性化エネルギーよりも低い。これまでの結果から、スナップバックはp+i(n-)p+特有の現象であり、i層に含まれる極微量のn型ドーパントが寄与していること、発生にはある程度の温度上昇を伴うことが分かった。

本研究的目的是通过使用我们提出的p+ - i - p+结构的TEG来实验验证金刚石功率器件的非掺杂击穿电压层中的击穿电压降低因子并获得参数。本研究期间需要澄清的事项是：（1）几乎不混入杂质的i层的击穿电压的温度依赖性，（2）i层中混入的杂质对击穿电压的影响，以及（ 3) i 层中混入的杂质浓度 (4) 使用 p+ - n - p+ 结构 TEG 评估二极管特性的可能性。去年，我们发现，当对p+ i p+结构TEG施加高电压时，当电压降低而电流在140V附近快速增加时，会发生骤回。 i层中含有的微量n型掺杂剂被认为是引起骤回的原因，今年我们将制造并验证p+ n- p+结构TEG，其中i层有意掺杂了微量元素磷（P）的量。结果，对于p+ i p+结构，发生骤回的施加电压为100至180V，而对于p+n-p+结构，发生骤回的施加电压约为700V。尽管两者发生骤回的阈值电压不同，但发生骤回时的基板温度在两种情况下均约为 60°C。然而，该温度低于被认为包含在每个i层中的N和P的活化能。根据迄今为止的结果，骤回是p+i(n-)p+特有的现象，是i层中含有的极少量的n型掺杂剂促成的，其发生伴随着这就是我发现的一定程度的温度升高。