本研究目的是使用Silvaco公司的半導體元件模擬軟體TCAD模擬4H-SiC DMOSFET。
先介紹SiC、MOSFET和DMOSFET的特性，方便之後比較模擬結果和現實的差異。然後因為本實驗室是由我開始使用Silvaco的模擬軟體，所以介紹TCAD裡DeckBuild和Tonypolt的一些常用操作方法，讓之後想繼續模擬的人不用再去讀整本說明書。
我們參考現實存在的NVHL080N120SC1元件規格表和SEM剖面圖，用TCAD模擬4H-SiC DMOSFET單一結構，讓我們模擬的結果更接近現實存在的結構其可能的結果。
我們用不同的變因進行模擬，主要改變的參數為p-body區與n- epitaxial區的長度深度與摻雜濃度，並比較不同變因模擬出的摻雜濃度圖、源極電流、崩潰電壓、電子濃度分佈圖和能帶圖，試著用現實的MOSFET特性解釋模擬出的結果，以供實際製作元件者，可以有更明確的基礎與方向可提升電流，增大崩潰電壓。

The purpose of this research is to simulate a 4H-SiC DMOSFET structure with TCAD by Silvaco.
We will introduce the characteristic of SiC, MOSFET, and DMOSFET, and then we can compare the difference between simulation results and reality. I am the first student to use Silvaco's simulation software in our laboratory, so I introduced some common operating methods of DeckBuild and Tonypolt in TCAD, so that people who want to continue the simulation later do not need to read the entire manual.
We use TCAD to simulate a single 4H-SiC MOSFET structure with the actual MOSFET cell NVHL080N120SC1 specification table and SEM image, it make our simulation results be closer to the real condition.
We simulated the model with different parameters, like change the size and doping concentration of p-body area and n- epitaxial area, and compare the doping concentration, source electrode current, breakdown voltage, electron concentration, and energy band gap diagram of different simulation results. We try to explain the simulated results with realistic MOSFET characteristics to give a direction for device optimization.

致謝 I
摘要 III
Abstract V
目錄 VII
圖目錄 XI
表目錄 XVII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 論文架構 4
第二章 碳化矽特性與功率電晶體介紹 5
2.1 SiC介紹 5
2.1.1 SiC晶體結構 5
2.1.2 SiC特性 7
2.1.3 SiC的非等向性 8
2.1.4 SiC的寬能隙 9
2.1.5 SiC製程 9
2.2 MOSFET 11
2.3 DMOSFET 15
第三章 模擬軟體TCAD之介紹 17
3.1 概述 17
3.2 DeckBuild和Tonyplot用法 18
3.2.1 開啟DeckBuild 18
3.2.2 開啟和儲存檔案 19
3.2.3 執行程式 21
3.2.4 用Tonypolt打開.str和.log檔案 22
3.2.5 放大Tonypolt顯示圖形 25
3.3 Tonypolt打開的.str檔案的Display用法 26
3.3.1 開啟Display 26
3.3.2 開啟contours 29
3.3.3 剖切線工具 30
3.4 Tonypolt打開的.log檔案的一些用法 31
3.4.1 切換x軸 31
3.4.2 匯出Tonypolt的.log檔案 32
第四章 模擬模型建立 35
4.1 現實SiC Power MOSFET 35
4.2 p+區 37
4.3 以SEM取得模擬所需結構資訊並對照 38
4.4 各區濃度範圍 41
4.5 mesh亮點問題 42
第五章 模擬流程結果與討論 47
5.1 高電壓下n- epitaxial區電子濃度分佈研究 47
5.2 結構參數對源極電流和崩潰電壓的影響研究 49
5.2.1 改變p-body區水平方向長度模擬研究 49
5.2.2 改變p-body區垂直方向深度模擬研究 53
5.2.3 改變p-body區摻雜濃度模擬研究 56
5.2.4 改變n- epitaxial區摻雜濃度模擬研究 58
5.3 n- epitaxial區和p-body區間的崩潰位置模擬研究 60
5.3.1 n- epitaxial區摻雜濃度的影響模擬研究 60
5.3.2 n- epitaxial區和p-body區分界位置的影響模擬研究 68
第六章 總結 71
6.1 總結 71
6.2 未來目標 71
參考文獻 73
附錄 模擬時使用的程式碼 75
附件1 使用DevEdit鏡像的程式碼 75
附件2 全部使用atlas的程式碼 82
附件3 用於5.3.1章節的程式碼 88

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