宽禁带半导体器件对比(6)

图2 脉冲掺杂的金刚石MESFET

由于MESFET中存在与沟道平行的寄生导电沟道,该寄生沟道严重影响了MESFET的饱和性,使漏电流在高压下不能夹断。此外,较高的栅泄漏电流及表面SiO层的界面态电荷也严重影响了MESFET的高温特性。 总而言之,金刚石薄膜器件的发展主要存在以下问题：

1)由于不能进行有效的n型掺杂，不能制作pn结，这严重限制了金刚石的使用和开发。除了制作无源器件以外，只能制作肖特基二极管及场效应管。

2)金刚石掺杂唯一可用的B受主激活能比较大（约为370meV),甚至在高温时也不能完全激活，因此跨导较低及漏极电流较小，不利于器件工作。

3)由于金刚石是共价键半导体，有与金属无关的势垒；而且由于金刚石表面难以形成重掺杂。因此难以形成良好的欧姆接触。

尽管目前金刚石功率器件的发展存在一些问题,但总的看来,金刚石器件是一种在高压、高温领域具有强大生命力的新器件。随着各种CVD技术的发展和完善,以及n型掺杂、异质外延和半导体器件设计、封状技术的成熟,金刚石器件在下一世纪初将得到巨大的发展,同时也将使超大规模及超高速集成电路的发展进入一个崭新的时代。

4 结 论

随着半导体功率器件的进一步发展及其工作温度、工作电压、工作频率的升高，Si功率器件已经显示出其局限性，因此开发研究以SiC、金刚石为代表的宽禁带半导体器件已越来越被人们所关注。本文在此阐述了宽禁带半导体材料的基本性质与SiC、金刚石半导体功率器件的最新发展动态及其存在的一些困难。虽然这些宽禁带半导体器件的发展远远落后于Si器件，但是我们相信，SiC、金刚石等宽禁带半导体器件必将成为二十一世纪电子器件及集成电路的主流，它们将改变以Si为基础的微电子产业结构,同时也将给社会各领域尤其是电子领域带来一场规模浩大的技术变革。

刘海涛 男，1996年毕业于浙江大学信电系微电子专业，现于该校攻读博士学位。主要研究方向为功率器件新结构及智能功率集成电路的研究。

陈启秀 男，教授，博导，1956年毕业于浙江大学电机工程系；曾在浙江大学电机系、信电系（原无线电系）任教，现任浙江大学功率器件研究所所长。主要从事半导体器件物理与工艺、双极与场控功率器件以及智能功率集成电路的研究。

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