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4H-SiC Schottky Barrier Diode Using Double-Field-Plate Technique
김태완,심슬기,조두형,김광수,Kim, Taewan,Sim, Seulgi,Cho, Dooyoung,Kim, Kwangsoo The Institute of Electronics and Information Engin 2016 전자공학회논문지 Vol.53 No.7
탄화규소(Silicon Carbide)는 와이드 밴드 갭 물질로써 실리콘(Si)에 비해 고전력, 고주파, 고온 소자용 반도체 물질로서 각광받고 있다. 탄화규소를 이용하여 만든 반도체 소자 중 특히 쇼트키 배리어 다이오드는 현재 가장 많이 사용되는 전력반도체 소자로써 스위칭 속도가 매우 빠르고 낮은 온저항 특성을 가지는 소자이다. 하지만 컨텍 엣지에서의 전계집중으로 인해 항복전압이 낮아지는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 다양한 엣지 터미네이션 기술이 제안되고 있는데, 본 논문에서는 최적의 항복전압을 갖기 위한 이중 필드 플레이트(Double Field Plate) 소자 구조를 제안하였다. 측정결과 제작한 소자는 온저항을 유지한 채 38% 향상된 항복전압을 나타내었다. 제안한 소자 특성 검증을 위해 소자를 설계 및 제작한 후 전기적 특성을 측정하였으며, 이중 필드 플레이트 구조는 길이와 두께가 서로 다른 필드 플레이트를 겹쳐 올림으로써 구현하였다. Silicon carbide (SiC) has received significant attention over the past decade because of its high-voltage, high-frequency and high-thermal reliability in devices compared to silicon. Especially, a SiC Schottky barrier diode (SBD) is most often used in low-voltage switching and low on-resistance power applications. However, electric field crowding at the contact edge of SBDs induces early breakdown and limits their performance. To overcome this problem, several edge termination techniques have been proposed. This paper proposes an improvement in the breakdown voltage using a double-field-plate structure in SiC SBDs, and we design, simulate, fabricate, and characterize the proposed structure. The measurement results of the proposed structure, demonstrate that the breakdown voltage can be improved by 38% while maintaining its forward characteristics without any change in the size of the anode contact junction region.
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