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高压、超低功耗的易集成SOI功率器件机理与新结构研究
结题报告
批准号:
61176069
项目类别:
面上项目
资助金额:
70.0 万元
负责人:
罗小蓉
依托单位:
学科分类:
F0404.半导体电子器件与集成
结题年份:
2015
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
叶星宁、钟志亲、明鑫、闫斌、胡夏融、范杰、王元刚、姚国亮、雷天飞
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中文摘要
SOI功率集成的关键技术是实现高压、低功耗以及高、低压之间隔离。为此,进行以下创新研究:提出高压、超低功耗、器件尺寸缩小且易于集成的槽型SOI MOSFET并研究其机理。该器件具有嵌入漂移区的介质槽和纵向延伸至埋氧层的槽栅。①介质槽引起多维度耗尽,使电场重构并增强RESURF(reduced surface field)效应,从而提高耐压和漂移区浓度;②介质槽使漂移区沿纵向折叠,缩小器件面积,降低比导通电阻和功耗,并增加开关速度;③延伸的栅槽扩展纵向导电区,进一步降低导通电阻;④将提出的器件用于高压集成电路,延伸的栅槽同时作为高/低压单元间的介质隔离槽,简化隔离工艺、降低成本。新型SOI MOSFET的耐压较相同尺寸的常规SOI LDMOS可提高1倍,且比导通电阻降20%- 30%;或相同耐压,器件横向尺寸降为50%。项目拟研制新型SOI MOSFET,并将其用于设计的高压驱动集成电路。
英文摘要
兼具高击穿电压(Breakdown Voltage,BV)和低比导通电阻(Specific On-Resistance,Ron,sp)是功率MOSFET器件的热点科学问题,然而,存在困扰业界的“硅极限” 关系-Ron,sp正比例于BV的 2.5次方。项目从模型、新结构以及工艺实现等方面展开研究,成果突破“硅极限”,并有利于芯片和系统小型化,促进了SOI高压器件的发展及其在功率集成电路中的应用。本项目实现预期目标,达到技术指标。取得的创新成果如下:.(1)提出了高压、低阻、易集成的槽型SOI功率MOSFET系列新结构并深入研究其机理。机理如下:介质槽引起多维度耗尽并增强RESURF效应,提高器件击穿电压和漂移区浓度;介质槽沿纵向折叠漂移区,降低器件面积和比导通电阻;纵向延伸至介质层的槽栅扩展纵向有效导电区域,同时可作为高、低压单元间的介质隔离槽,简化隔离工艺。新器件击穿电压较相同尺寸的常规SOI LDMOS提高50%以上,且比导通电阻降低20%以上。.(2)建立了槽型SOI MOSFET普适耐压模型和变k介质槽RESURF增强SOI MOSFET耐压模型,获得槽型SOI MOSFET设计的普适方法,为横向槽型SOI MOSFET器件设计的提供理论指导。.(3)设计驱动集成电路,将提出的双槽(Dual-trench,DT,含槽栅和漂移区的介质槽)DT SOI MOSFET器件应用其中;制备出DT SOI MOSFET器件及功率驱动集成芯片。制备的芯片样品击穿电压BV=196V(无介质槽的器件仅62V),高于预期指标150V,输出电流达500mA,全部达到了预期目标。.成果获2014年教育部自然科学二等奖,发表论文29篇(SCI检索共18篇,全部EI检索),含领域顶级期刊IEEE Electron Device Lett.(EDL)和IEEE Trans. on Electron Device(TED)论文6篇,在功率半导体领域顶级会议ISPSD发表3篇;获授权美国、中国发明专利 10项,已受理5项发明专利。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
A novel high figure-of-merit SOI SJ LDMOS with ultra-strong charge accumulation effect
一种具有超强电荷积累效应的新型高品质SOI SJ LDMOS
DOI:10.1088/1674-4926/36/3/034007
发表时间:2015
期刊:Journal of Semiconductors
影响因子:5.1
作者:Xu Qing;Wei Jie;Zhang Bo;Li Zhaoji
通讯作者:Li Zhaoji
Novel Reduced ON-Resistance LDMOS With an Enhanced Breakdown Voltage
具有增强击穿电压的新型低导通电阻 LDMOS
DOI:10.1109/ted.2014.2364842
发表时间:2014
期刊:Ieee Transactions on Electron Devices
影响因子:3.1
作者:Xiaorong Luo;Jie Wei;Xianlong Shi;Kun Zhou;Ruichao Tian;Zhang Bo;Li Zhaoji
通讯作者:Li Zhaoji
A low on-resistance buried current path SOI p-channel LDMOS compatible with n-channel LDMOS
与n沟道LDMOS兼容的低导通电阻掩埋电流路径SOI p沟道LDMOS
DOI:10.1088/1674-1056/22/6/067306
发表时间:2013-06
期刊:Chinese Physics B
影响因子:1.7
作者:Fan Yuan-Hang;Luo Yin-Chun;Hu Xia-Rong;Zhang Bo
通讯作者:Zhang Bo
A low specific on-resistance SOI MOSFET with dual gates and recessed drain
具有双栅极和凹进漏极的低比导通电阻 SOI MOSFET
DOI:--
发表时间:2013
期刊:Chinese Physics B
影响因子:1.7
作者:Zhang Zhengyuan;Fan Yuanhang;Cai Jinyong;Wang Pei
通讯作者:Wang Pei
Ultra-low specific on-resistance vertical double-diffused metal - Oxide semiconductor with a high-k dielectric-filled extended trench
超低导通电阻垂直双扩散金属-氧化物半导体,具有高 k 电介质填充延伸沟槽
DOI:10.1088/1674-1056/22/2/027305
发表时间:2013-02
期刊:Chinese Physics B
影响因子:1.7
作者:Jiang, Y.H;Wang, Q;Zhou, K;Wu, L.J
通讯作者:Wu, L.J
新型高阈值电压GaN电力电子器件模型与关键技术研究
  • 批准号:
    U20A20208
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    260万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    罗小蓉
  • 依托单位:
对称极化掺杂增强型功率GaN HFET机理与工艺实现研究
  • 批准号:
    61874149
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    罗小蓉
  • 依托单位:
空穴气增强型高压GaN HEMT机理与新结构研究
  • 批准号:
    51677021
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    罗小蓉
  • 依托单位:
结型场板横向功率器件机理与新结构研究
  • 批准号:
    61376079
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    罗小蓉
  • 依托单位:
新型低k介质埋层SOI功率器件耐压理论与新结构
  • 批准号:
    60976060
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    42.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    罗小蓉
  • 依托单位:
SOI高压器件荷致高场理论与新结构
  • 批准号:
    60806025
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    罗小蓉
  • 依托单位:
国内基金
海外基金