W型沟槽MOSFET提高DC-DC变换器效率

电脑和电信应用对电源的要求迅猛地推动了功率变换用的半导体器件的发展。据予测，下一代微处理器对电源的要求是：具有较高的负载电流转换速率2A／ns，GHz级的工作频率和大约1V的低输入电压。显而易见，电源就要求高效的DC—DC变换器。

沟槽型MOSFET的发展(英文)

在功率变换器中沟槽型MOSFET取代功率二极管传递能量有两个优点:可以用PWM驱动电路灵活地控制MOSFET为不同的负载提供所需的能量;导通电阻低,能耗小。文章介绍了新研究出来的厚栅氧MOSFET,RSO MOSFET,集成肖特基二极管的沟槽型MOSFET,并对它们的机理和性能进行了阐述和分析。

4H-SiC台阶型沟槽MOSFET器件

介绍了一种4H-SiC台阶型沟槽MOSFET器件。该结构引入了台阶状沟槽,使用TCAD软件对台阶状沟槽的数量、深度、宽度等参数进行了拉偏仿真,确定了最优台阶结构参数。仿真结果表明,与传统的UMOS器件相比,最优台阶结构参数下的台阶状沟槽MOSFET器件关断状态下的栅氧化层尖峰电场减小了12%,FOM值提升了5.1%。提出了形成台阶的一种可行性方案,并给出了实验结果,SEM结果表明,可以通过侧墙生长加湿法腐蚀的方法形成形貌良好的台阶。

4H-SiC平面型和沟槽型MOSFET高低温下的特性

采用自对准工艺制备了1.2 kV4H-SiC平面型和沟槽型MOSFET器件,并在90~490 K的温度范围内对4H-SiC MOSFET器件的静态和动态特性与商用1.2 kV Si IGBT器件的性能进行了对比研究。4H-SiC MOSFET器件的静态特性包括导通电阻(Ron)和阈值电压(Vth),而动态特性则重点研究了开关能量损耗(ESW)随温度的变化。首次在低温下针对与沟道缺陷相关的4H-SiC平面型和沟槽型MOSFET的动态导通电阻退化机理进行了定量化分析。实验结果发现4H-SiC平面型MOSFET器件的开启瞬态的延迟较小短,而4H-SiC沟槽型MOSFET器件表现出显著的开启瞬态延迟和动态导通电阻退化现象,在低温下动态电阻退化现象更为严重。CV特性曲线显示动态导通电阻退化是由于沟槽型器件沟道中与工艺相关的缺陷造成的。随着4HSiC沟槽型MOSFET器件制备工艺的不断成熟,工艺相关的缺陷有望得到缓解,从而从根本上消除动态导通电阻的退化。

一种具有子沟槽结构的屏蔽栅MOSFET的研究

为了降低屏蔽栅沟槽型(SGT,Shield Gate Trench)MOSFET的导通电阻、提高器件的品质因数,通常使用增加屏蔽栅沟槽深度和密度的方法,但是在刻蚀高密度深沟槽时会使晶圆产生严重的翘曲现象。因此,提出一种100 V具有子沟槽(ST,Sub-Trench)的SGT(ST-SGT)器件结构。在相邻的主沟槽间插入子沟槽后,显著降低了器件栅极附近的电场峰值,避免栅氧化层出现过早击穿,同时较浅的子沟槽提升了外延层纵向电场分布的均匀性,改善了高密度深沟槽带来的晶圆翘曲问题。通过使用Sentaurus TCAD仿真软件,调节子沟槽深度和上层外延层电阻率两个重要参数,对ST-SGT进行优化设计。结果表明,当子沟槽深度为2.5μm、上层外延电阻率为0.23Ω·cm时,对应的ST-SGT的品质因数(FOM,Figure of Merit)最大,此时击穿电压为135.8 V,特征导通电阻为41.4 mΩ·mm^(2)。优化后的ST-SGT与传统SGT相比,其FOM提高了19.6%。

沟槽型VDMOS的重离子辐射失效研究

空间辐射环境中含有各种高能带电粒子,高能带电粒子与电子器件相互作用可能引发单粒子效应(SEE),单粒子效应中单粒子烧毁(SEB)和单粒子栅穿(SEGR)是两种最主要的单粒子事件。对重离子环境下的器件退化和失效进行了研究,分析了重离子环境下的失效机理,提出了重离子条件下的器件改善结构,同时完成了仿真和重离子实验验证,提升了MOSFET抗重离子能力。

SGT-MOSFET沟槽底部清洗工艺优化

屏蔽栅MOSFET(Shielded Gate Trench MOSFET,缩写SGT-MOSFET)功率器件是一种基于传统沟槽式MOSFET(U-MOSFET)的一种改进型的沟槽式功率MOSFET。相比于传统U-MOSFET功率器件,它的开关速度更快,开关损耗更低,具有更好的器件性能。对于SGTMOSFET功率器件,沟槽底部的形貌对器件性能都有非常重要的影响。当SGT-MOSFET功率器件沟槽底部氧化膜出现空洞时,器件IDSS(漏源短路电流)将增大。SGT-MOSFET功率器件相比传统U-MOSFET功率器件的沟槽深度大大加深了,以往的沟槽清洗干燥工艺,沟槽底部易有水渍残留。水渍会导致底部氧化膜生长异常,产生空洞。调整沟槽清洗干燥工艺,晶圆在清洗干燥过程中,将晶圆脱离去离子水水面的速度降低,即可实现晶圆的充分干燥,摆脱水渍残留。

一种提高SGT MOSFET雪崩耐量的方法

提出了一种提高屏蔽栅沟槽型(Shielded-Gate Trench,SGT)金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)雪崩耐量的方法。利用Sentaurus计算机辅助设计软件,通过调整屏蔽栅沟槽型MOSFET元胞区接触孔宽度、深度、注入剂量和注入能量,以降低P型体区电阻,抑制寄生三极管的开启,提高器件雪崩耐量。测试结果表明,优化后的器件雪崩耐量相较基准条件由518.2 mJ提升至583.2 mJ,提升约12.6%。

UMOSFET功率器件漏电失效分析及工艺改善

针对U型沟槽MOSFET（UMOSFET）功率器件栅极和源极间发生漏电失效的问题,对失效器件进行了电学测试和缺陷检测,对失效现象和失效机理进行了分析,并进行了相关工艺模拟和工艺实验。采用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和聚焦离子束（FIB）对失效芯片的缺陷进行分析和表征。结果表明,器件的U型沟槽底部栅氧化层存在的缺陷是产生漏电的主要原因,湿氧工艺中反应气体反式二氯乙烯（TransLC）的残留碳化造成了芯片栅氧层中的缺陷。通过工艺模拟和实验,优化了湿氧工艺条件,工艺改进后产品的成品率稳定在98%～99%,无漏电失效现象。

哈尔滨地铁1号线车轮踏面异常磨耗原因分析

哈尔滨地铁1号线运营初期,车轮踏面普遍发生了W型沟槽磨耗和闸瓦磨耗过快的问题。通过系统分析和试验,得出产生该问题的多种因素,并提出了相应的改进措施:修正电空混合制动方案解决了闸瓦磨耗过快的问题;调整闸瓦材质解决了车轮踏面W型沟槽磨耗问题;采用周期性换端的方式对车轮磨耗状态进行了优化。

IGBT技术现状及发展趋势

介绍了IGBT的发展历史,重点说明商品化第一代到第五代IGBT的结构和性能,并展望未来IGBT的发展趋势。