SOI横向功率器件侧向场板新技术耐压机理、解析模型和工艺制备的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61704084
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    21.0万
  • 负责人：
    姚佳飞
  • 依托单位：
    南京邮电大学
  • 学科分类：
    F0404.半导体电子器件与集成
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

In this Proposal, a novel side field plate technique is proposed for semiconductor integrated power devices. The breakdown mechanism, analytical model and fabricated process are innovative investigated. Firstly，the novel side field plate technique is proposed，the field plate is expanded to the side-wall of the drift region for effectively suppressing the electric peak field in the two terminals of the drift region and modulating the electric field distribution, this is a new method to improve the lateral and vertical breakdown voltage. Secondly, we propose a new model to study the mechanism of the new device. The three-dimensional surface potential field model and the breakdown voltage model are obtained with the partition method and two Taylor expansion. It provides the theoretical guidance for the design of the new device. Thirdly, a new technological process for forming an arbitrary shaped field plate by adding a lithography is researched, a CMOS compatible process is designed to fabricate the real device. This project not only enriches the SOI power device techniques, but also expands the application of junction termination technology in power integrated circuit, and thus presents a scientific significance and application value for power integration technology.
本项目针对半导体集成功率器件，提出了侧向场板新技术，并从耐压机理、解析模型和制造工艺三个方面开展创新研究。第一，提出侧向场板新技术，该技术将常用的二维顶场板扩展到侧面，能够有效地抑制漂移区两端电场峰值，调制漂移区电场分布，是提高横向和纵向击穿电压的一种新思路。第二，提出一个新的三维耐压模型来定量研究新器件的工作机理。通过分区求解以及二次泰勒展开来三维表面势场分布模型以及击穿电压模型，为本项目所提出的三维结构新器件的设计提供理论指导。第三，提出通过增加一次光刻形成任意形状场板的工艺新方案，设计与标准CMOS工艺兼容的新器件制造工艺流程，并进行器件研制。本研究不但从理论上丰富了SOI功率器件耐压技术，并拓展了结终端技术在功率集成电路中的应用, 对功率集成技术具有重要科学意义和应用价值。

结项摘要

本项目提出了一种侧向场板技术以提高功率器件的电学性能。在结构设计方面，将场板技术从二维拓展到三维，同时结合高k介质技术提出了高K介质侧向槽场板SOI LDMOS新器件，并对侧向栅场板、侧向漏场板、侧向栅漏场板以及高K 介质区的结构参数进行了优化设计，新器件的性能较常规器件有了大幅提升。在理论建模上，完成了三维电势和电场分布解析模型和击穿电压模型，并运用TCAD工具获得的数值仿真结果证明了模型的正确性，相关解析模型能够为器件设计提供理论指导。在工艺制备上，提出通过增加一次光刻形成任意形状场板的工艺新方案。并完成了三维工艺模拟与工艺参数优化，研究各工艺条件对器件性能的影响，完成了版图设计并进行了关键步骤的工艺实验。以上研究成果被发表于本领域重要国际期刊和重要国际会议上，并申请了专利。侧向场板技术可以有效地提高功率器件的性能，不但从理论上丰富了功率器件耐压技术，同时拓展了结终端技术在功率集成电路中的应用, 对功率集成技术具有重要科学意义和应用价值。

项目成果

期刊论文数量（20）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（2）
Effective Concentration Profile: Mechanism of Gate Field-Plate Assistant Effect in SOI Lateral Power Devices
有效浓度分布：SOI 横向功率器件中栅极场板辅助效应的机制
  • DOI：
    10.1109/ted.2018.2866393
  • 发表时间：
    2018-10
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Electron Devices
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Jun Zhang;Yu Feng Guo;David Z Pan
  • 通讯作者：
    David Z Pan
Analytical Model for the SOI Lateral Power Device With Step Width Technique and High-k Dielectric
采用步宽技术和高k电介质的SOI横向功率器件的分析模型
  • DOI：
    10.1109/ted.2019.2916033
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Electron Devices
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Yao Jiafei;Guo Yufeng;Yang Kemeng;Du Lin;Zhang Jun;Xia Tian
  • 通讯作者：
    Xia Tian
Numerical and analytical investigations for the SOI LDMOS with alternated high-k dielectric and step doped silicon pillars
具有交替高 k 电介质和阶梯掺杂硅柱的 SOI LDMOS 的数值和分析研究
  • DOI：
    10.1088/1674-1056/ab6960
  • 发表时间：
    2020-02
  • 期刊：
    Chinese Physics B
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Yao Jia-Fei;Guo Yu-Feng;Zhang Zhen-Yu;Yang Ke-Meng;Zhang Mao-Lin;Xia Tian
  • 通讯作者：
    Xia Tian
A Novel Variation of Lateral Doping Technique in SOI LDMOS With Circular Layout
圆形布局 SOI LDMOS 横向掺杂技术的一种新变化
  • DOI：
    10.1109/ted.2018.2808193
  • 发表时间：
    2018-03
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Electron Devices
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Yang Kemeng;Guo Yufeng;Pan David Z;Zhang Jun;Li Man;Tong Yi;He Lin;Yao Jiafei
  • 通讯作者：
    Yao Jiafei
A New Physical Insight for the 3-D-Layout-Induced Cylindrical Breakdown in Lateral Power Devices on SOI Substrate
SOI 基板上横向功率器件中 3D 布局引起的圆柱形击穿的新物理见解
  • DOI：
    10.1109/ted.2018.2810325
  • 发表时间：
    2018-05
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Electron Devices
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Zhang Jun;Guo Yufeng;Pan David Z;Yang Kemeng;Lian Xiaojuan;Yao Jiafei;Li Man
  • 通讯作者：
    Li Man

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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