一种P-GaN栅极结合槽栅技术的增强型HEMT

为了得到高击穿电压、高阈值电压的增强型GaN器件,提出了一种P型掺杂GaN(P-GaN)栅极结合槽栅技术的AlGaN/GaN/AlGaN双异质结结构.该器件的阈值电压高达3.4 V,击穿电压达738 V.利用Sentaurus TCAD进行仿真,对比了传统P-GaN栅与P-GaN栅结合槽栅的AlGaN/GaN/AlGa...     

0.35μm栅长HfO_2栅介质GaN MOSHEMT

制备了一种GaN MOSHEMT器件,器件栅长为0.35μm,栅介质为HfO_2,并对其进行两端和三端的IV特性测试,以及界面态导致的栅延迟问题进行了测试和表征。测试结果表明,本文制备的GaN MOSHEMT器件栅电流小、栅压摆幅大、击穿电压高,适合于微波功率应用。     

带有P型埋层的新型双栅SOI MOSFET

本文提出一种超低比导通电阻(Ron,sp)可集成的SOI 双栅triple RESURF (reduced surface field)的n型MOSFET (DG T-RESURF)。这种MOSFET具有两个特点：平面栅和拓展槽栅构成的集成双栅结构(DG),以及位于n型漂移区中的P型埋层。首先, DG形成双导电通道并且缩短正向导电路径,降低了比导通电阻。DG结构在反向耐压时起到了纵向场板作用,提高了器件的击穿电压特性。其次, P型埋层形成triple RESURF结构 (T-RESURF),这不仅增加了漂移区的浓度,而且调节了器件的电场。这在降低了比导通电阻的同时提高了击穿电压。最后,与p-body区连接在一起的P埋层和拓展槽栅结构,可以显著降低击穿电压对P型埋层位置的敏感性。通过仿真,DG T-RESURF的击穿电压为325V,比导通电阻为8.6 mΩ?cm2,与平面栅single RESURF MOSFET(PG S-RESURF)相比,DG T-RESURF的比导通电阻下降了63.4%,击穿电压上升9.8%。     

超低比导通电阻SOI双栅槽型MOSFET

本文提出了超低比导通电阻(Ron,sp) SOI双栅槽型MOSFET(DG Trench MOSFET)。此MOSFET的特点是拥有双栅和一个氧化物槽：氧化物槽位于漂移区,一个槽栅嵌入氧化物槽,另一个槽栅延伸到埋氧层。首先,双栅依靠形成双导电沟道来减小Ron,sp;其次,氧化物槽不仅折叠漂移区,而且调制电场,从而减小元胞尺寸,增大击穿电压。当DG Trench MOSFET的半个元胞尺寸为3μm时,它的击穿电压为93V,Ron,sp为51.8mΩ?mm2。与SOI单栅MOSFET(SG MOSFET)和SOI单栅槽型MOSFET(SG Trench MOSFET)相比,在相同的BV下,DG Trench MOSFET的Ron,sp分别地降低了63.3%和33.8%。     

横向增强型双侧栅结构GaN JFET优化设计

提出了一种新型横向双侧栅结构的GaN JFET,并通过SILVACO软件对器件的沟道宽度、沟道电子浓度和p-GaN空穴浓度进行了优化,得到了阈值电压和输出电流与器件参数之间的变化规律,通过参数优化得到了增强型GaN JFET的结构参数条件。随后对设计的横向双侧栅结构增强型GaN JFET器件进行了击穿特性研究,发现当沟道长度短至0.5μm时,会出现严重的短沟道效应;当沟道长度大于1μm后,器件击穿电压由栅极与漏极间寄生PN结反向击穿决定,与沟道长度无关;采用RESURF (Reduced surface field)终端结构可以显著提升器件击穿电压,优化后的增强型GaN JFET器件击穿电压超过1 200 V。此外,采用p型GaN缓冲层替代n型GaN缓冲层,能够有效提高器件的栅控能力。     

栅极面积和ESD结构对AlGaN/GaN MIS-HEMTs中LPCVD-SiNx栅介质TDDB特性的影响

基于CMOS兼容性GaN工艺,研制出具有低压化学气相沉积SiNx栅介质的硅基AlGaN/GaN异质结金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)器件.通过威布尔统计分析,研究了栅介质面积和静电释放(ESD)结构对SiNx的经时击穿(TDDB)特性的影响.结果表明,较小的栅介质面积有利于更长的器件寿命,而...     

一种新型降低GIDL的纳米线环栅场效应晶体管

提出了一种可以有效降低环栅晶体管栅致漏极泄漏(GIDL)的新型非对称沟道介质环场效应环栅(GAA)晶体管。位于漏端附近的沟道介质环结构可有效降低载流子沿沟道方向的带间隧穿几率,从而显著改善环栅器件在关态时的栅致漏极泄漏电流情况。3D TCAD仿真结果表明,与具有真空侧墙或者一般氧化物侧墙的常规环栅器件相比,新型非对称沟道介质环晶体管静态漏电明显降低,开关比提高;栅围寄生电容、最大振荡频率(fMAX)和截止频率(fT)未受明显影响。沟道介质环厚度的增加会线性减小器件的关态电流和开态电流,但会提高器件的开关比。     

一种新型全耗尽双栅MOSFET

提出一种新型全耗尽双栅MOSFET,该器件具有异质栅和LDD结构.异质栅由主栅和两个侧栅组成,分区控制器件的沟道表面势垒.通过Tsuprem-4工艺模拟和Medici器件模拟验证表明,与普通双栅全耗尽SOI相比,该器件获得了更好的开态/关态电流比和亚阈值斜率.在0.18μm工艺下,开态/关态电流比约为1010,亚阈值斜率接近60mV/dec.     

一种新型全耗尽双栅MOSFET

提出一种新型全耗尽双栅MOSFET,该器件具有异质栅和LDD结构.异质栅由主栅和两个侧栅组成,分区控制器件的沟道表面势垒.通过Tsuprem-4工艺模拟和Medici器件模拟验证表明,与普通双栅全耗尽SOI相比,该器件获得了更好的开态/关态电流比和亚阈值斜率.在0.18μm工艺下,开态/关态电流比约为1010,亚阈值斜率接近60mV/dec.     

0.25 μm介质栅与非介质栅PHEMT的性能比较分析

为提高PHEMT性能,从改进PHEMT结构出发,采用介质栅器件结构,研制了0.25 μm介质栅PHEMT器件,并与Win公司生产的0.25 μm非介质栅器件的频率特性、开态击穿和功率特性进行了比较.介质栅器件选用了合适的栅凹槽的宽度和掺杂浓度,提高了开态击穿电压.这意味着可以在更高的电压下稳定的工作而不被烧毁.0.25 μm介质栅器件的截止频率达到19 GHz,开态击穿电压超过11 v,功率密度超过1 W/mm,表现出了较非介质栅器件更为优异的功率性能.最后分析了介质栅器件的优势和有待改进的方向,优化器件栅凹槽形貌,调整栅帽下面介质的厚度,使用双场板结构等可以进一步提升器件性能.     

3300V沟槽栅IGBT的衬底材料的优化设计

使用TCAD仿真软件对3 300 V沟槽栅IGBT的静态特性进行了仿真设计.重点研究了衬底材料参数、沟槽结构对器件击穿电压、电场峰值等参数的影响.仿真结果表明,随衬底电阻率增加,击穿电压增加,饱和电压和拐角位置电场峰值无明显变化;随衬底厚度增加,击穿电压增加,饱和电压增加,拐角位置电场峰值降低;随沟槽宽度增加,饱和电压降低,击穿电压和拐角位置电场峰值无明显变化;随沟槽深度增加,饱和电压降低,击穿电压无明显变化,拐角位置电场峰值增加;随沟槽拐角位置半径增加,击穿电压和饱和电压无明显变化,但拐角位置电场峰值减小.选择合适的衬底材料对仿真结果进行实验验证,实验结果与仿真结果相符,制备的IGBT芯片击穿电压为4 128 V,饱和电压约为2.18 V.     

提高GaN功率器件开关频率的技术途径

GaN基增强型高速开关器件是提升X波段微系统集成放大器工作效率的核心器件.介绍了凹槽栅结构、F-注入等制作GaN基增强型器件的关键技术,同时分析了场板、介质栅等对器件击穿特性的影响.针对影响GaN基功率器件开关特性的主要因素,重点分析了提高增强型GaN基功率器件开关频率的主要技术途径.减小器件的接触电阻、沟道方块电阻可以降低器件电阻对频率的影响.小栅长器件中栅电容较低,电子的沟道渡越时间较短,也可以提高器件的频率特性.此外,由于GaN基的功率器件频率高,设计应用在GaN器件上的栅驱动电路显得尤为重要.     

A new shallow trench and planar gate MOSFET structure based on VDMOS technology

This paper proposes a new shallow trench and planar gate MOSFET(TPMOS) structure based on VDMOS technology,in which the shallow trench is located at the center of the n~- drift region between the cells under a planar polysilicon gate.Compared with the conventional VDMOS,the proposed TPMOS device not only improves obviously the trade-off relation between on-resistance and breakdown voltage,and reduces the dependence of on-resistance and breakdown voltage on gate length,but also the manufacture process is compatible with that of the VDMOS without a shallow trench,thus the proposed TPMOS can offer more freedom in device design and fabrication.     

一种基于VDMOS技术的浅沟槽平面栅MOSFET新结构

本文基于VDMOS技术提出了一种浅沟槽平面栅MOSFET（TPMOS）新结构,其中浅沟槽位于VDMOS多晶硅平面栅下方n-漂移区的两元胞中央。与传统的VDMOS结构相比,新结构不仅可以显著改善器件的导通电阻(RON)和击穿电压(VBR),减小它们对栅极长度的依赖,而且除浅沟槽外,制作工艺与VDMOS完全兼容。采用TPMOS结构可为器件设计和制造提供更大的自由度。     

一种P-GaN栅结合混合帽层结构的HEMT器件

为了进一步提升P-GaN栅HEMT器件的阈值电压和击穿电压,提出了一种具有P-GaN栅结合混合掺杂帽层结构的氮化镓高电子迁移率晶体管(HEMT)。新器件利用混合掺杂帽层结构,调节整体极化效应,可以进一步耗尽混合帽层下方沟道区域的二维电子气,提升阈值电压。在反向阻断状态下,混合帽层可以调节栅极右侧电场分布,改善栅边电场集中现象,提高器件的击穿电压。利用Sentaurus TCAD进行仿真,对比普通P-GaN栅增强型器件,结果显示,新型结构器件击穿电压由593 V提升至733 V,增幅达24%,阈值电压由0.509 V提升至1.323 V。     

SiC MOSFET栅极驱动电路研究综述

凭借碳化硅(SiC)材料的宽禁带、高击穿电场、高电子饱和速率和高导热性等优点,SiC MOSFET广泛应用在高压、高频等大功率场合。传统基于硅(Si)MOSFET的驱动电路无法完全发挥SiC MOSFET的优异性能,针对SiC MOSFET的应用有必要采用合适的栅驱动设计技术。目前,已经有很多学者在该领域中有一定的研究基础,为SiC MOSFET驱动电路的设计提供了参考。对现有基于SiC MOSFET的PCB板级设计技术进行了详细说明,并从开关速度、电磁干扰噪声以及能量损耗等方面对其进行了总结和分析,给出了针对SiC MOSFET驱动电路的设计考虑和建议。     

GaN HEMT栅驱动技术研究进展

GaNHEMT器件由于其击穿场强高、导通电阻低等优越的性能,在高效、高频功率转换领域中有着广泛的应用前景.栅驱动芯片对于GaN HEMT器件应用起着至关重要的作用.介绍了GaN HEMT器件特性和驱动要求,对其栅驱动芯片的典型架构和每种芯片架构各自的关键实现技术研究现状进行了综述.同时介绍了GaN基单片集成功率IC的发...     

薄栅氧化层斜坡电压TDDB寿命评价

随着超大规模集成电路的不断发展，薄栅氧化层的质量对器件和电路可靠性的作用越来越重要。经时绝缘击穿（TDDB）是评价薄栅氧化层质量的重要方法。文章着重于薄栅氧化层TD-DB可靠性评价的斜坡电压试验方法的研究，基于斜坡电压实验，提取模型参数，分别利用线性场模型和定量物理模型，外推出工作电压下栅氧化层的寿命。通过分析斜坡电压实验时氧化层的击穿过程，提出斜坡电压实验时利用统一模型外推栅氧化层的寿命比较合适。     

A novel trench gate floating islands power MOSFET (TG-FLIMOSFET): Two-dimensional simulation study

Novel trench gate floating islands MOSFET (TG-FLIMOSFET) designed using the concept of “Opposite Doped Buried Regions” (ODBR) and floating islands (FLI) along with trench gate technology is proposed and verified using two-dimensional simulations. The conventional FLIMOSFET experimentally demonstrated recently, although offers lowest on-resistance in the low voltage range, however, suffers from quasi-saturation effect like any other power MOSFETs. The proposed TG-FLIMOSFET demonstrated to obtain about 30% reduction in peak electric field in drift region of the proposed device. TG-FLIMOSFET also demonstrates quasi-saturation free forward and transconductance characteristics, improved synchronous rectifying characteristics, identical breakdown voltage, reduced on-resistance and increased transconductance ‘gm’ when compared with the conventional FLIMOSFET for various trench geometries. The proposed device breaks the limit set by the conventional FLIMOSFET approximately by a factor of 10. A possible process flow sequence to fabricate the proposed device commercially by integrating multi-epitaxial process with trench gate technology is also presented.