本文来自浙江大学任娜老师课题组的一篇研究
此篇研究制作了集成JBS二极管的1.2kV分裂栅和分裂源的SiCMOSFET，并对二者不同的肖特基接触宽度的器件进行了测试验证，比较其静态特性。另外还重点比较了两种器件的短路能力，分析了其失效机理，探究了其高温下集成JBS的漏电流是导致器件失效的主要原因。
背景
SiCMOSFET中的体二极管一般被用为续流二极管，但是其体二极管是PN二极管，不仅具有较高的导通压降，而且还增加双极退化的风险。为了消除这些不利影响，已经有不少集成结势垒肖特基二极管(JunctionBarrierSchottky，JBS)的SiCMOS研究，但是在其大规模应用之前，我们需要对其的性能和可靠性进行充分探究验证。
一般来说，JBS被集成到MOSFET的元胞中的源极区域，本篇研究则是介绍两种集成JBS的SiCMOS，即JBS集成到源极区域（Split-SourceMOSFET）和JBS集成到栅极区域（Split-GateMOSFET）。更重要地是，作者通过实验和仿真一起探究了两种器件可靠性，研究了器件的失效机理，并提出了提高JBS集成SiCMOS的短路能力的方法。
器件制造及特性
器件采用掺杂浓度为8e15/cm3厚度12um的4H-SiC衬底上，肖特基接触是在Poy-Si和金属之间形成欧姆接触之前，层间开孔之后形成，不需要额外工艺步骤，肖特基势垒就可以集成到JFET区域和源极区域。
肖特基势垒集成到JFET区域的称为分裂栅-MOSFET(Split-GateMOSFET，SG-MOSFET)，肖特基势垒集成到源极区域的称为分裂源极-MOSFET(Split-SourceMOSFET，SS-MOSFET)。
为了充分评估两种结构，SS-MOS中的Pplus宽度较宽且SS-MOS和SG-MOS的元胞Pitch相同。
下图比较了具有2um肖特基宽度的SS-MOS和SG-MOS的输出特性和体二极管特性。JBS二极管约在1V电压左右开始导通，较低的开启电压降低了续流状态下的导通损耗。此外，为了检验电流有没有流过沟道，测试了不同栅压下的第三象限IV曲线。不同栅压的IV曲线基本吻合证明了电流并没有经过沟道。因为Pplus的结深比Pwell结深浅，肖特基二极管的电流可以在两个Pwell之间传导。图中也明显看出，SG-MOS中JBS电阻明显低于SS-MOS中的JBS。
而针对不同肖特基接触宽度的SG-MOS的器件输出特性如下：
SG-MOS中具有较窄的肖特基接触的器件输出特性优于具有较宽的肖特基接触宽度的器件。对于1um肖特基宽度的器件，因为相邻Pwell的屏蔽效应，二极管的导通电压会略有增大。然而，1um肖特基宽度的器件在5A的电流下，其压降会达到3V，这是对JBS不利的结果。
下图展示了不同肖特基宽度的SS-MOS和SG-MOS的阻断能力，图中显示，肖特基宽度为2um的SG-MOS具有更大的漏电流，这是因为其Pwell和Pplus对肖特基接触的屏蔽太差。
短路性能
下图是SS-MOS的短路波形，短路耐受时间可以从3us到6.3us。器件失效发生在短路时间为6.3us。当短路时间达到4us时，栅极关断后，电流曲线出现翘曲，即在电流曲线尾部会出现一个小峰值，这与常规SiCMOSFET不同。当器件在短路时间6.3us时发生失效，电流曲线尾部的小峰值现象依然存在。这种栅极关断后具有小峰值电流的拖尾现象证实了在这种短路情况下，栅极关断并不能成功抑制电流。这会对器件的失效产生不容忽视的影响。
肖特基宽度1um的SG-MOS的短路性能如下，且与SS-MOS具有相当的短路耐受时间。但是，如下右图，2um肖特基宽度的SG-MOS的短路耐受时间较短，只有4us。与1um肖特基宽度的SG-MOS相比，2um肖特基宽度的SG-MOS具有更加严重的肖特基漏电流，这也与上述的IV曲线一致。证实了2um肖特基宽度的器件肖特基势垒低于1um肖特基宽度的器件。
短路现象讨论
为了进一步阐述两种电流曲线尾部现象，对SG-MOS和SS-MOS的短路过程进行仿真。
SG-MOS的仿真短路波形如下，器件的短路时最高温度位置在波形A点对应着A图所示位置，波形B点栅极关断，而随后JFET区域开始降温，如波形C点对应着C图，肖特基接触区域的温度升高，并且因这种高温下的热离子热射和隧穿，肖特基区域存在着漏电流。
SS-MOS的短路仿真波形如下，JFET区域靠近肖特基二极管区域，热点始终位于JFET区域下方。从波形中仍然可以观察到电流尾部的小峰值，但是没有实际测试结果显著。在波形的C点对应着C图，SBD处的温度仍升高并超过JFET区域中的温度，导致了高电流尾部。随后热量会在器件内部消散，温度在D点开始下降。在SS-MOS中，肖特基势垒的温度非常接近于热点，两个位置之间的温差会随着最大温度的增大而增大。
总结
在这项工作中，分别制造了1.2kV的SS-MOS和SG-MOS，在相同的肖特基接触宽度2um条件下，SG-MOS的体二极管特性优于SS-MOS。但是，较宽肖特基接触的SG-MOS的阻断电压会从1.4kV降到1.1kV。作者们还通过实验和仿真验证了短路耐受性能。
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