打破硅极限超低导通电阻功率器件关键技术研究

批准号:
61106076
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
28.0 万元
负责人:
段宝兴
依托单位:
学科分类:
F0404.半导体电子器件与集成
结题年份:
2014
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
张现军、宋坤、马振洋、张虎、张连进、周国胆
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中文摘要
功率半导体在国民经济各领域和国防工业中无所不在,我国当前发展功率半导体的首要意义在于节约电能,并促使实现功率集成系统为引发第二次电子工业革命做出贡献。本项目针对目前功率半导体发展中最主要的高频MOS类器件,以优化器件耐压与导通损耗为主要目标,提出了具有自主产权的新型硅基功率器件耐压层。新结构利用新的耐压机理实现超低的比导通电阻,打破了硅的极限关系。体现出三大优点:多数载流子积累效应;电场调制效应;折叠硅反型载流子和漂移区积累载流子成倍增加。本项目首先建立具有折叠硅表面的新型功率器件耐压模型,然后通过设计、模拟分析、流片实验和封装获得具有自主知识产权的低压大电流新型LDMOS功率器件,最后分析验证新型耐压层的耐压模型,用于满足实际应用对功率半导体器件提出的新要求,包括低功耗、高可靠性、高速度、小尺寸等。本项目的完成对于提高我国目前MOS类功率半导体研究和应用滞后问题具有创新意义。
英文摘要
本项目以申请者提出的优化横向功率器件特性的REBULF和ENDIF两种新技术为基础,分析了具有折叠硅表面新型LDMOS器件特性,获得了新型器件击穿电压与比导通电阻新的关系,新结构将优化横向功率器件的三种方法有机结合,通过电场调制效应、多数载流子积累效应和折叠硅表面,在一定击穿电压条件下,使得横向功率器件的比导通电阻突破了传统的硅极限关系,为降低功率器件导通损耗提供了新的技术。.本项目将优化硅基MOS类功率器件击穿电压与比导通电阻的方法成功应用于AlGaN/GaN HEMTs器件设计,共提出并设计了四种新器件结构。新型RESURF AlGaN/GaN HEMTs器件结构是申请者针对AlGaN/GaN HEMTs器件特殊的耐压机理,提出的一种降低表面电场,提高击穿电压的新型RESURF AlGaN/GaN HEMTs结构。通过电场和击穿特性分析获得,新结构使击穿电压从传统结构的257V提高到550 V。成果发表于SCI检索期刊《中国科学:信息科学》2012年第42卷第6期。具有部分Si注入新型AlGaN/GaN HEMTs器件结构使击穿电压从常规结构的296V提高到400V,成果发表于SCI检索期刊《Micro & Nano Letters》2012年第7卷第1期和《Chin. Phys. B》2012年第21卷第5期。F离子注入新型AlGaN/GaN HEMTs器件结构通过减小GaN缓冲层体泄漏电流,提高器件击穿电压,成果发表于SCI检索期刊《物理学报》2012年第61卷第22期。新型阶梯AlGaN/GaN HEMTs结构利用AlGaN/GaN异质结形成的2DEG浓度随外延AlGaN层厚度降低而减小的规律,通过减薄靠近栅边缘外延的AlGaN层,使沟道2DEG浓度分区,使阶梯AlGaN交界出现新的电场峰,有效降低了栅边缘的高峰电场,优化了AlGaN/GaN HEMTs器件的表面电场分布,使器件击穿电压从传统结构的446V,提高到新结构的640V。成果发表于SCI检索期刊《物理学报》2014年第63卷第5期。在N型缓冲层Super Junction LDMOS结构基础上,首次提出了一种具有REBULF效应新型REBULF SJ-LDMOS结构。成果发表于国际顶级期刊IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS(VOL. 35, NO. 11, 2014)。
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
DOI:--
发表时间:2012
期刊:Acta Physica Sinica
影响因子:1
作者:段宝兴
通讯作者:段宝兴
Breakdown voltage analysis of Al0.25Ga0.75N/GaN high electron mobility transistors with the partial silicon doping in AlGaN layer
AlGaN层部分硅掺杂的Al0.25Ga0.75N/GaN高电子迁移率晶体管的击穿电压分析
DOI:--
发表时间:2012
期刊:Chinese Physics B
影响因子:1.7
作者:段宝兴
通讯作者:段宝兴
Breakdown voltage analysis for the new RESURF AlGaN/GaN HEMTs
新型 RESURF AlGaN/GaN HEMT 的击穿电压分析
DOI:10.1007/s11432-011-4496-0
发表时间:2012-01
期刊:Sci China Inf Sci
影响因子:--
作者:段宝兴
通讯作者:段宝兴
DOI:--
发表时间:2012
期刊:Acta Physica Sinica
影响因子:1
作者:Duan Bao-Xing;Yang Yin-Tang;Chen, Kevin J.
通讯作者:Chen, Kevin J.
DOI:10.7498/aps.63.057302
发表时间:2014
期刊:物理学报
影响因子:--
作者:段宝兴;杨银堂
通讯作者:杨银堂
电场调制增强型AlGaN/GaN HEMT关键技术研究
- 批准号:61774114
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:16.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:段宝兴
- 依托单位:
国内基金
海外基金
