1.一种SiC场限环终端结构参数确定方法,其特征在于,包括:S1、计算JBS场限环结构仿真时的基本参数S、K和W,其中,S为第1个场限环到主结的距离,K为场限环间距变化步长,W为耗尽区宽度;
S2、以第1个场限环到主结的距离S和相邻环间距之间的间隔k为自变量,得到44组S、k条件下与特征峰值电场强度点(x,y)对应的原始仿真数据;
S3、从44组原始仿真数据中随机挑选4组作为验证数据,40组数据作为训练数据;
S4、将40组训练数据进行多项式拟合,得到反映位置x与电场强度峰值y函数关系的多项式,以及40组S、k与40组对应的多项式系数a4、a3、a2、a1、a0;
S5、在MATLAB中采用多元线性回归的方法分别带入40组因变量a4、a3、a2、a1、a0和40组自变量S、k,分别得到多项式系数与自变量S、k的函数关系式;
S6、输入一组(S、k),得到模型y=f(x),即反映y与x函数关系的多项式:
4 3 2
y=a4x+a3x+a2x+a1x+a0;
S7、分别将4组验证数据样本的x序列值带入y=f(x)预测4阶多项式中,即得到相应位置的峰值电场强度,以验证模型的有效性和精确性;
所述S1计算JBS场限环结构仿真时的基本参数S、K和W,包括:基于Silvaco TCAD平台进行仿真,并采用4H‑SiC肖特基二极管的最低击穿电压为650V进行元胞设计,假设终端效率为70%,将胞击穿电压 带入下式:
‑3 1.12
WD=2.62×10 VB
20 ‑1.27
ND=1.10×10 VB
16 ‑3
得到N型漂移区厚度和掺杂浓度:WD=5.5240μm,ND=1.8718×10 cm ,采取WD=5.5μm,
16 ‑3
ND=1.8×10 cm 进行仿真;
对于SiC中P+环的掺杂,Silvaco TCAD中进行仿真得到无场限环终端的主结边缘处的最大击穿电压为:BV=320V;
利用平行平面结进行近似,假设电子和空穴的碰撞电离系数相等,电离积分的表达式简化为:在4H‑SiC中采用Baliga幂定理进行碰撞电离系数的近似:‑42 7
αBaliga(4H‑SiC)=3.9×10 E结合平行平面结中的电场分布:
根据电离积分的表达式、碰撞电离系数的近似和电场分布,得到击穿电压与耗尽区宽度关系:将主结击穿电压BV=320V,带入得:WP‑min=Wp=1.3370μm;
为具有普适性,场限环初始间距s的取值应满足s<1.337μm,区域总长度为L,由场限环区域和部分主结边缘区域构成,选择场限环环数n=10,L0=L1=5μm,L表示为:仿真得到场限环宽度W对于耐压和电场分布影响不大,固定为3μm,仿真中选择S的取值序列为:0.8,0.85,0.9,0.95,1,1.05,1.1,1.15,1.2,1.25,1.3μm;
K为场限环间距变化步长,满足Sn+1‑Sn=k,仿真选取k的取值序列:0.06,0.08,0.10,
0.12μm。
2.根据权利要求1所述的SiC场限环终端结构参数确定方法,其特征在于:所述S4将40组训练数据进行多项式拟合,得到反映位置x与电场强度峰值y函数关系的多项式,包括:从40组S、k对应的原始数据中随机选出4组不同S、k条件下的原始数据x,y,采用1‑5阶多项式对其进行拟合,并计算不同阶数多项式的拟合误差;
根据计算的不同阶数多项式的拟合误差的相关系数,选择4阶多项式进行拟合,得到:
4 3 2
y=a4x+a3x+a2x+a1x+a0
将每组S、k条件下对应的11对x,y的原始数据带入MATLAB中进行4阶多项式拟合,从而得到44个反映位置x与电场强度峰值y函数关系的多项式。
3.根据权利要求1所述的SiC场限环终端结构参数确定方法,其特征在于:所述S5在MATLAB中采用多元线性回归的方法分别带入40组因变量a4、a3、a2、a1、a0和40组自变量S、k,分别得到多项式系数与自变量S、k的函数关系式为:
4.根据权利要求1所述的SiC场限环终端结构参数确定方法,其特征在于:所述S6输入一组S、k,得到模型y=f(x),即反映y与x函数关系的多项式,包括:在MATLAB中计算多元线性回归拟合因变量a4、a3、a2、a1、a0与自变量S、k函数关系精度的拟合残差分布,分别得到a4、a3、a2、a1、a0的拟合残差分布;
根据a4、a3、a2、a1、a0的拟合残差分布,得到各项系数的拟合精确度均达到97.5%,故通过输入一组S、k,得到反映y与x函数关系的多项式:
4 3 2
y=a4x+a3x+a2x+a1x+a0。
5.根据权利要求1所述的SiC场限环终端结构参数确定方法,其特征在于:所述S7分别将4组验证数据样本的x序列值带入y=f(x)预测4阶多项式中,即得到相应位置的峰值电场强度,以验证模型的有效性和精确性,包括:将验证数据样本分别为(1.0μm,0.06μm),(0.9μm,0.08μm),(0.95μm,0.10μm),(1.05μm,0.12μm)带入模型y=f(x)中得到4阶多项式系数a4、a3、a2、a1、a0的预测值;将4组原始验证数据与预测值对比,以验证模型的有效性和精确性。