打破硅极限超低导通电阻功率器件关键技术研究

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61106076
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万
  • 负责人:
  • 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
  • 起止时间:
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

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。

结项摘要

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)。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
新型RESURF AlGaN/GaN HEMTs器件耐压分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国科学:信息科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段宝兴
  • 通讯作者:
    段宝兴
F离子注入新型Al0.25Ga0.75N/GaN HEMTs器件耐压分析
  • 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
新型Si3N4层部分固定正电荷AlGaN/GaNHEMTs器件耐压分析
  • 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.
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
共 8 条
  • 1
  • 2
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    1
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    袁嵩;段宝兴;袁小宁;马建冲;李春来;曹震;郭海军;杨银堂
  • 通讯作者:
    杨银堂
阶梯AlGaN外延新型Al0:25Ga0:75N/GaN HEMTs击穿特性分析
  • 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
高阻衬底上具有n~+浮空层的横向Super Junction MOSFETs(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    半导体学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段宝兴;张波;李肇基
  • 通讯作者:
    李肇基
具有部分本征GaN帽层新型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管特性分析
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    10.7498/aps.66.167301
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    2017
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭海君;段宝兴;袁嵩;谢慎隆;杨银堂
  • 通讯作者:
    杨银堂
共 4 条
  • 1
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