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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摘要

2022/07/16108 作者:佚名
导读: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

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。 2100433B

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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