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氧化温度与NO退火组分协同优化提升SiC MOSFET界面特性与器件性能
1
作者 刘玮 陈刚 +4 位作者 夏云 桂雅雯 陈昱 田佳民 杜融鑫 《微纳电子技术》 2026年第1期104-109,共6页
针对碳化硅(SiC)金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)中SiC/SiO2界面态密度偏高、迁移率低、栅氧击穿场强退化与阈值电压不稳定问题,系统研究了氧化温度、NO退火组分对界面特性及器件性能的调控机制。通过设计三组对比实验(氧化温度... 针对碳化硅(SiC)金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)中SiC/SiO2界面态密度偏高、迁移率低、栅氧击穿场强退化与阈值电压不稳定问题,系统研究了氧化温度、NO退火组分对界面特性及器件性能的调控机制。通过设计三组对比实验(氧化温度1200~1350℃;退火温度1250~1300℃;NO组分10%~100%),制备金属-氧化物-半导体(MOS)电容、平面MOSFET及横向MOSFET。电学表征与物性分析发现:温度升至1300℃可抑制界面碳团簇,阈值电压负漂移率改善44%,但1350℃工艺因氧空位增多导致栅氧反向击穿场强下降7%;10%NO退火较100%NO显著提升场效应迁移率38%,这源于氮原子对界面悬挂键的高效钝化。在最优工艺(1300℃氧化温度结合1300℃/10%NO退火)条件下,器件综合性能最优:栅氧正向击穿场强9.65 MV/cm、迁移率14.4 cm^(2)/(V·s)、阈值电压负漂移率-9%。本研究为SiC MOSFET栅氧工艺提供了明确的参数窗口与机理解释。 展开更多
关键词 SiC金属-氧化物-半导体(MOS)电容 SiC横向金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET) 栅氧工艺 场效应迁移率 栅氧击穿场强 阈值电压漂移
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低噪声Colpitts振荡器的研究与设计
2
作者 韩德生 陈磊 《电子设计工程》 2026年第1期85-90,共6页
为满足多普勒雷达传感器对高接收灵敏度的需求,提出了一种基于DONGBU110 nm CMOS工艺的Colpitts LC振荡器,其具有良好的相位噪声和高频率稳定度的特点,可以为多普勒雷达传感器接收机电路提供一个干净的本振信号。所提出的Colpitts LC振... 为满足多普勒雷达传感器对高接收灵敏度的需求,提出了一种基于DONGBU110 nm CMOS工艺的Colpitts LC振荡器,其具有良好的相位噪声和高频率稳定度的特点,可以为多普勒雷达传感器接收机电路提供一个干净的本振信号。所提出的Colpitts LC振荡器采用了复用电流和增强跨导技术,以提高Colpitts振荡器的电流效率进而实现在较低功耗下保持电路的正常启动和良好的相位噪声。该LC振荡器在1.2 V电源下的工作电流为1.5 mA,功耗为1.8 mW。该设计重点关注振荡器的低频部分的相位噪声,经优化后相位噪声为-37 dBc/Hz@1 kHz和-113.5 dBc/Hz@1 MHz。 展开更多
关键词 Colpitts振荡器 低功耗 低噪声 高频率稳定性 多普勒雷达
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MOCVD生长的外延层掺杂氧化镓场效应晶体管 被引量：1
3
作者 郁鑫鑫 沈睿 +11 位作者 于含 张钊 赛青林 陈端阳 杨珍妮 谯兵 周立坤 李忠辉 董鑫 张洪良 齐红基 陈堂胜 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第2期312-318,共7页
本文基于Ga_(2)O_(3)MOCVD外延材料,开展了Ga_(2)O_(3)场效应晶体管的研制和性能研究。为了降低器件的导通电阻,优化了外延层设计,将掺杂浓度提高至1×10^(18) cm^(-3)以上。通过长沟道器件提取的外延层的电子浓度和场效应迁移率分... 本文基于Ga_(2)O_(3)MOCVD外延材料,开展了Ga_(2)O_(3)场效应晶体管的研制和性能研究。为了降低器件的导通电阻,优化了外延层设计,将掺杂浓度提高至1×10^(18) cm^(-3)以上。通过长沟道器件提取的外延层的电子浓度和场效应迁移率分别为2×10^(18) cm^(-3)和55 cm^(2)/(V·s),相应的沟道方阻为10.3 kΩ/sq。研制的栅漏间距2和16μm的Ga_(2)O_(3)MOSFET器件的比导通电阻分别为2.3和40.0 mΩ·cm^(2),对应的击穿电压分别达到458和2324 V。为了进一步提升器件的击穿电压,采用p型NiO制备栅电极,研制的Ga_(2)O_(3)JFET器件导通电阻显著增大,但击穿电压分别提升至755和3000 V以上。计算了不同栅漏间距器件的功率优值(P-FOM),发现其随栅漏间距的增加先增大后减小,其中栅漏间距为8μm的Ga_(2)O_(3)MOSFET器件获得了最高的P-FOM,达到了192 MW/cm^(2),表明MOCVD外延技术在Ga_(2)O_(3)功率器件上具有重要的应用前景。 展开更多
关键词 氧化镓 MOCVD外延 掺杂 比导通电阻 击穿电压 功率优值
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动态工况下车用双面散热SiC模块热力特性研究
4
作者 赵礼辉 刘静 +1 位作者 郭辉 张东东 《电子元件与材料》 北大核心 2025年第5期531-539,共9页
为研究用户使用条件下的热力特性,提出一种基于动态工况下车用双面散热封装(Double-Sided Cooling,DSC)SiC模块的热力特性研究方法。建立了永磁同步电机数学模型与电机控制器负荷特性模型,以典型用户工况作为输入提取了负荷特性;基于DSC... 为研究用户使用条件下的热力特性,提出一种基于动态工况下车用双面散热封装(Double-Sided Cooling,DSC)SiC模块的热力特性研究方法。建立了永磁同步电机数学模型与电机控制器负荷特性模型,以典型用户工况作为输入提取了负荷特性;基于DSC SiC模块损耗模型计算分析了功率损耗特性;以功率损耗作为热力耦合仿真的热载荷,评估了稳态与动态工况下DSC SiC模块的温度与应力,并分析了散热系数、封装材料等对其热力特性的影响。结果表明:芯片与下焊料层连接处的中心区域温度相比其他区域更高,热应力主要集中在芯片和焊料层连接的边角位置;考虑用户使用条件下的动态工况,能够更准确地评估模块的热力特性;优化散热系数以及选用如氮化铝陶瓷层、钼缓冲层等封装材料是提升DSC SiC模块可靠性和使用寿命的有效措施。 展开更多
关键词 双面散热SiC模块 功率损耗 动态工况 热力特性
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碳化硅MOSFET的单粒子漏电退化研究
5
作者 徐倩 马瑶 +6 位作者 黄文德 杨诺雅 王键 龚敏 李芸 黄铭敏 杨治美 《电子与封装》 2025年第11期75-81,共7页
通过重离子辐照实验,系统研究SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)的单粒子漏电退化规律,并探讨潜在损伤对栅极可靠性的影响。采用光诱导电阻变化(OBIRCH)、聚焦离子束(FIB)和透射电子显微镜(TEM)等检测技术,对受单粒子潜在损伤... 通过重离子辐照实验,系统研究SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)的单粒子漏电退化规律,并探讨潜在损伤对栅极可靠性的影响。采用光诱导电阻变化(OBIRCH)、聚焦离子束(FIB)和透射电子显微镜(TEM)等检测技术,对受单粒子潜在损伤影响的器件内部结构变化进行表征。结合宏观电学特性与微观结构变化,阐明SiC MOSFET单粒子漏电退化的机制。研究结果为提升SiC MOSFET在复杂辐照环境下的可靠性提供理论依据。 展开更多
关键词 SIC MOSFET 单粒子效应 漏电退化 潜在损伤
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一种新型阶梯栅多沟道SiC MOSFET结构
6
作者 谭会生 刘帅 戴小平 《半导体技术》 北大核心 2025年第11期1114-1121,1127,共9页
为了提升SiC MOSFET的综合性能,提出了一种新型阶梯栅多沟道SiC MOSFET结构,并进行了工艺仿真和器件特性仿真。新结构的阶梯栅极既能通过多导通沟道机制和扩宽p阱间距来减小比导通电阻,又能通过上、下方的p阱来缓解器件正向阻断时在栅... 为了提升SiC MOSFET的综合性能,提出了一种新型阶梯栅多沟道SiC MOSFET结构,并进行了工艺仿真和器件特性仿真。新结构的阶梯栅极既能通过多导通沟道机制和扩宽p阱间距来减小比导通电阻,又能通过上、下方的p阱来缓解器件正向阻断时在栅氧拐角聚集的高电场;同时其分离栅结构和栅极下方的p阱能有效减小栅漏电容,削弱密勒效应,进而减小器件的开关延迟和损耗。仿真结果表明,相比平面栅SiC MOSFET和双沟槽SiC MOSFET,新型器件的巴利加优值(BFOM)分别提升了9.89%和19.60%,栅氧电场强度分别降低了37.69%和38.79%,栅漏电容分别降低了44.6%和66%,栅漏电荷分别降低了28.8%和66.7%,栅极电荷分别降低了7.7%和29.4%,其具有较好的综合性能。 展开更多
关键词 SiC MOSFET 阶梯栅极 巴利加优值(BFOM) 静态特性 动态特性
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不同栅氧退火工艺下的SiC MOS电容及其界面电学特性 被引量：1
7
作者 付兴中 刘俊哲 +4 位作者 薛建红 尉升升 谭永亮 王德君 张力江 《半导体技术》 CAS 北大核心 2025年第1期32-38,共7页
SiC MOS电容的电学特性和栅氧界面特性是评价和改进SiC MOS器件制造工艺的重要依据。通过依次测试SiC MOS器件的氧化物绝缘特性、界面态密度、偏压温度应力不稳定性(偏压温度应力条件下的平带电压漂移)、氧化物陷阱电荷密度和可动电荷... SiC MOS电容的电学特性和栅氧界面特性是评价和改进SiC MOS器件制造工艺的重要依据。通过依次测试SiC MOS器件的氧化物绝缘特性、界面态密度、偏压温度应力不稳定性(偏压温度应力条件下的平带电压漂移)、氧化物陷阱电荷密度和可动电荷密度的方法,对分别经过氮等离子体氧化后退火(POA)处理、氮氢混合等离子体POA处理、氮氢氧混合等离子体POA处理、氮氢氯混合等离子体POA处理的SiC MOS电容的电学特性和栅氧界面特性进行了分析。结果表明,该方法可以系统地评价SiC MOS电容电学特性和栅氧界面特性,经过氮氢氯混合等离子体POA处理的SiC MOS电容可以满足高温、大场强下长期运行的性能指标。 展开更多
关键词 SiC MOS电容 氧化后退火(POA) 平带电压漂移 氧化物陷阱电荷 可动电荷
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14 nm体硅FinFET工艺标准单元的总剂量效应 被引量：1
8
作者 李海松 王斌 +3 位作者 杨博 蒋轶虎 高利军 杨靓 《半导体技术》 北大核心 2025年第6期619-624,647,共7页
随着鳍式场效应晶体管(FinFET)在高辐射环境中的广泛应用,其在总剂量(TID)效应下的可靠性成为研究重点。基于14 nm体硅互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺FinFET标准单元,设计了一款TID效应实验验证电路。利用^(60)Co产生的γ射线研究了该... 随着鳍式场效应晶体管(FinFET)在高辐射环境中的广泛应用,其在总剂量(TID)效应下的可靠性成为研究重点。基于14 nm体硅互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺FinFET标准单元,设计了一款TID效应实验验证电路。利用^(60)Co产生的γ射线研究了该验证电路的静态电流以及环振电路的环振频率和触发器电路的时序特性随辐照总剂量变化的情况,表征了FinFET工艺的本征抗辐射能力。实验结果表明,当辐照总剂量达到1000 krad(Si)时,验证电路静态电流增大了121%,且整个过程基本呈线性趋势增长,增长斜率约为3.14μA/krad(Si);组合逻辑单元时序参数变化绝对值小于0.6%,时序逻辑单元CK到输出端的延迟时间变化绝对值小于1%。这主要归因于TID效应对FinFET的阈值电压和饱和电流影响较小,而对器件的亚阈值漏电流影响较大。该研究结果为先进工艺超大规模集成电路在空间辐射环境中的应用提供了一定的理论指导。 展开更多
关键词 14 nm 鳍式场效应晶体管(FinFET)工艺 组合逻辑 时序逻辑 总剂量(TID)效应 标准单元
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具有快前沿的10kV纳秒级脉冲电源的研制 被引量：1
9
作者 王亿明 王凌云 +4 位作者 张东东 周媛 王志强 刘征 孔佑军 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第3期1-12,共12页
随着SiCMOSFET器件快速开关特性的发展,其在需要高速、灵活高压脉冲输出的电路系统中得到广泛应用。研究表明,SiCMOSFET的导通时间主要受栅极驱动技术及其实现方式的影响,因此相关研究多聚焦于其栅极驱动方法优化。该研究通过对SiCMOSFE... 随着SiCMOSFET器件快速开关特性的发展,其在需要高速、灵活高压脉冲输出的电路系统中得到广泛应用。研究表明,SiCMOSFET的导通时间主要受栅极驱动技术及其实现方式的影响,因此相关研究多聚焦于其栅极驱动方法优化。该研究通过对SiCMOSFET栅极驱动回路进行参数测试与优化设计,并将其应用于超快导通型SiCMOSFET器件,以实现导通时间的显著缩减。为验证优化效果,研究团队设计并制备了栅极升压驱动器的优化原型进行实验测试。测试数据表明,经过优化的栅极驱动电压调节方法有效提升了器件性能,在10kV电压等级与50A电流条件下,脉冲电压上升沿时间可达27ns。 展开更多
关键词 固态开关串联 驱动回路参数优化 快前沿 SiCMOSFET
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SiC MOSFET器件双脉冲测试开关特性研究 被引量：2
10
作者 胡松祥 迟雷 +3 位作者 党伍 安伟 桂明洋 彭浩 《环境技术》 2025年第4期74-79,共6页
SiC MOSFET器件作为第三代半导体器件,其优异的开关性能和耐高压、耐高温能力使得其在新能源汽车、充电桩、电力电子设备中得到广泛应用。SiC MSOFET器件作为开关器件,其最重要的特性即是开关特性。SiC MOSFET器件的开关特性除开关时间... SiC MOSFET器件作为第三代半导体器件,其优异的开关性能和耐高压、耐高温能力使得其在新能源汽车、充电桩、电力电子设备中得到广泛应用。SiC MSOFET器件作为开关器件,其最重要的特性即是开关特性。SiC MOSFET器件的开关特性除开关时间与开关能量外,由于器件的开关态导致的高尖峰电压与尖峰电流也是影响器件使用可靠性的重要参数。器件开关时间与能量决定系统的开关效率,开关过程中产生的尖峰电压与尖峰电流决定了器件是否能安全工作。本文通过双脉冲测试系统对SiC MOSFET器件的开关特性进行了研究,通过改变器件栅极电阻、漏极电压、漏极电流值分析了变量对器件开关性能及尖峰电压与尖峰电流的影响,总结相关规律,为SiC MOSFET器件的设计、生产和使用单位综合评估器件开关性能提供了参考。 展开更多
关键词 SiC MOSFET 双脉冲测试 开关特性 尖峰电压电流
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具有n^(+)埋层和L型场板的Si/SiC异质结沟槽LDMOS器件 被引量：1
11
作者 康怡 刘东 +2 位作者 卢山 鲁啸龙 胡夏融 《半导体技术》 北大核心 2025年第2期134-140,共7页
Si/4H-SiC异质结构能够同时结合Si材料的成熟工艺和SiC材料的宽禁带特性,在功率器件设计中具有巨大潜力。提出了一种具有n+埋层和L型场板的Si/SiC异质结沟槽横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件。位于Si/SiC异质结界面SiC侧的重掺杂n... Si/4H-SiC异质结构能够同时结合Si材料的成熟工艺和SiC材料的宽禁带特性,在功率器件设计中具有巨大潜力。提出了一种具有n+埋层和L型场板的Si/SiC异质结沟槽横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件。位于Si/SiC异质结界面SiC侧的重掺杂n+埋层能够有效降低界面势垒宽度,增强电子隧穿效应,降低界面电阻,进一步降低比导通电阻。位于厚氧化层角落并与漏极相连的L型场板通过在SiC漂移区和厚氧化层之间产生高电场,重塑器件横向和纵向电场强度分布,将击穿点从表面转移至体内,提高击穿电压。仿真结果表明,与传统SiC LDMOS器件相比,该器件的品质因数从109.29 MW/cm^(2)提升至159.92 MW/cm^(2),提高了46.36%,进一步改善了LDMOS器件导通电阻和击穿电压之间的折中关系,器件性能得到优化。 展开更多
关键词 横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS) Si/4H-SiC异质结 n^(+)埋层 L型场板 功率品质因数
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超宽带隙氧化镓功率器件热管理的研究进展
12
作者 谢银飞 何阳 +5 位作者 刘伟业 徐文慧 游天桂 欧欣 郭怀新 孙华锐 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第2期290-311,共22页
氧化镓的低热导率是其功率器件发展的最大瓶颈,使其在高功率密度下产热时面临高效散热的巨大挑战。因此,开发全新的热管理和封装技术迫在眉睫。通过材料、器件和封装多层面的热管理来缓解自热引发的性能与可靠性问题成为关键。本文综述... 氧化镓的低热导率是其功率器件发展的最大瓶颈,使其在高功率密度下产热时面临高效散热的巨大挑战。因此,开发全新的热管理和封装技术迫在眉睫。通过材料、器件和封装多层面的热管理来缓解自热引发的性能与可靠性问题成为关键。本文综述了超宽带隙(UWBG)氧化镓(β-Ga_(2)O_(3))功率器件的热管理,针对相关挑战、潜在解决方案和研究机遇提出了观点。论文首先介绍了超宽带隙氧化镓的特性及其在电子器件领域的重要性,详细阐述了热管理在氧化镓器件中的关键意义。随后,从不同的热管理技术方面,包括衬底相关技术和结侧热管理技术等进行深入探讨,并分析了热管理对氧化镓器件电学性能的影响。最后,对氧化镓器件热管理的未来发展趋势进行展望,提出了“材料-器件-封装”电热协同设计、近结异质集成和新型外部封装等多维度的热管理策略,旨在唤起相关研究,加快超宽带隙氧化镓功率器件的开发和产业化进程。 展开更多
关键词 热管理 超宽带隙 氧化镓 材料-器件-封装 结侧散热 高导热率衬底集成 电热协同设计
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基于原子阈值开关的二维沟道材料场效应晶体管解析模型研究
13
作者 蒋春生 霍亦康 +3 位作者 化麒麟 宋树祥 潘立阳 许军 《电子学报》 北大核心 2025年第9期3163-3172,共10页
基于原子阈值开关的二维沟道材料场效应晶体管(Two-Dimensional Atomic Threshold Switching Field-Effect-Transistor,2D ATS-FET)凭借其超低关态电流、极小亚阈值摆幅、极低工作电压、紧凑的器件结构以及与主流CMOS(Complementary Met... 基于原子阈值开关的二维沟道材料场效应晶体管(Two-Dimensional Atomic Threshold Switching Field-Effect-Transistor,2D ATS-FET)凭借其超低关态电流、极小亚阈值摆幅、极低工作电压、紧凑的器件结构以及与主流CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)工艺相兼容等优势,在后摩尔时代低功耗逻辑计算、选通器和神经形态计算等领域具有重要的应用前景.2D ATS-FET可以视为由一个原子阈值开关(Threshold Switching,TS)器件和一个基准2D FET器件串联而成.本研究首先基于导电细丝(Conductive Filament,CF)演化动力学和隧穿机制建立了TS器件的电流-电压(current-Voltage,I-V)特性模型.其次,基于漂移-扩散输运机制,构建了基准2D FET器件的I-V特性模型.最后,基于两串联器件的导通电流必然相等的原理,使用Verilog-A编程语言,获得了与主流商业电路仿真器相兼容的标准SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)模型.解析模型的计算结果与实验测试数据具有良好的一致性,验证了本文所提出理论模型的正确性.此外,基于这一解析模型,本文系统地研究了2D ATS-FET的电学特性及其工作机理.该解析模型为2D ATS-FET器件的工作机理研究、性能优化设计和电路仿真设计提供了可靠的理论基础和有效的研究工具. 展开更多
关键词 原子阈值开关(TS) 二维(2D)沟道材料 场效应晶体管 亚阈值摆幅 解析模型
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基于改进型热敏感电参数的SiC IGBT级联神经网络结温预测模型
14
作者 黄玲琴 李乾坤 +2 位作者 刘新超 师威鹏 谷晓钢 《电子元件与材料》 北大核心 2025年第9期1087-1097,共11页
碳化硅绝缘栅双极晶体管(SiC IGBT)在高温、高压及大功率领域具有极大的应用潜力。器件运行时结温(Tj)过高会导致阈值电压漂移、载流子寿命衰减及封装材料热失效,成为制约其长期可靠运行的核心瓶颈,因此精确获取Tj信息对器件可靠运行至... 碳化硅绝缘栅双极晶体管(SiC IGBT)在高温、高压及大功率领域具有极大的应用潜力。器件运行时结温(Tj)过高会导致阈值电压漂移、载流子寿命衰减及封装材料热失效,成为制约其长期可靠运行的核心瓶颈,因此精确获取Tj信息对器件可靠运行至关重要。典型的组合热敏感电参数(TSEP)如导通压降(V_(CEon))和集电极电流(Ic)为Si IGBT结温预测提供了新路径。然而,SiC IGBT的组合TSEP(V_(CEon)与Ic)与Tj间的强非线性特性,导致现有结温预测模型精度不足。对此,探索了一种新型TSEP(Ic相对于V_(CEon)的变化率dIc/dV_(CEon)),并通过该参数优化组合TSEP,降低了原有组合参数与Tj间的非线性复杂度。然后,基于改进型组合TSEP,构建了一种麻雀搜索算法优化反向传播神经网络(SSA-BPNN)和广义回归神经网络(GRNN)的级联神经网络模型,并利用Silvaco TCAD仿真数据验证其性能。结果表明,该模型误差波动小且平均绝对误差低至0.1℃,可实现SiC IGBT结温的高精度预测。 展开更多
关键词 碳化硅 绝缘栅双极晶体管 结温 热敏感电参数(TSEP) 神经网络 级联
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基于电流影响因子的SiC MOSFET模型建立与分析
15
作者 李倩茹 钱乐洋 +3 位作者 秦世清 陈飞宇 张向阳 杨国锋 《半导体技术》 北大核心 2025年第12期1221-1228,共8页
SiC MOSFET在高频、高压、高功率密度等领域有巨大的应用潜力,但目前SiC器件模型相较于Si器件尚未形成成熟完整的体系。在综合考虑沟道长度调制效应和横向电场影响的基础上,提出了一种SiC MOSFET模型优化方法。在模型建立的过程中,考虑... SiC MOSFET在高频、高压、高功率密度等领域有巨大的应用潜力,但目前SiC器件模型相较于Si器件尚未形成成熟完整的体系。在综合考虑沟道长度调制效应和横向电场影响的基础上,提出了一种SiC MOSFET模型优化方法。在模型建立的过程中,考虑了内部结构和工艺参数对输出特性曲线的影响,并采用一种简单的非线性电容等效电路进行寄生电容的精确建模。结果表明在一定栅压范围内,输出曲线的仿真结果和数据手册拟合效果较好,开关过程的仿真波形和实验结果吻合程度较高。 展开更多
关键词 SiC MOSFET SPICE建模 输出曲线 非线性电容 双脉冲电路
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基于FDR的SiC-MOSFET栅极氧化层失效无损检测方法研究
16
作者 张俊杰 贠明辉 +2 位作者 谭亮 韩兴国 蔡苗 《电子元件与材料》 北大核心 2025年第3期251-258,共8页
开发针对栅极氧化层失效的无损检测方法对于提升SiC-MOSFET的可靠性至关重要。首先基于SiC-MOSFET的实际物理模型构建出了小信号等效电路模型,并将其转化为符合T形网络求解的频域阻抗表征模型;然后利用频域反射(FDR)技术实现了寄生参数... 开发针对栅极氧化层失效的无损检测方法对于提升SiC-MOSFET的可靠性至关重要。首先基于SiC-MOSFET的实际物理模型构建出了小信号等效电路模型,并将其转化为符合T形网络求解的频域阻抗表征模型;然后利用频域反射(FDR)技术实现了寄生参数的精确表征;最后搭建了静态高温栅偏老化测试平台,依次开展了200~1000h的阈值电压(V_(GS(th)))老化试验。结果表明:老化后,1~5号SiC-MOSFET的V_(GS(th))均发生了正向漂移,与之相应的寄生电容C_(GS)持续增大而C_(GD)持续减小,但对C_(DS)产生的影响较小。其中,退化严重的5号器件,其C_(DS)仅变化了-0.78%,而CGS增大了6.65%,C_(GD)显著减小了23.75%。此外,其频域阻抗曲线(Z_(11)、Z_(12)、Z_(21)和Z_(22))的谐振频率均有所增加,且Z_(22)参数在低频100k Hz的阻抗值明显降低,显示出了与栅极氧化层失效高度相关的映射特征。基于FDR技术,可在不依赖于功率器件导通的状态下,实现对其栅极氧化层失效的快速、无损检测,且无需集成额外的测试电路,具有广泛的通用性。 展开更多
关键词 SiC-MOSFET 栅极氧化层失效 无损检测 FDR技术 寄生电容
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SiC MOSFET关键静态参数测试技术研究及特性分析 被引量：1
17
作者 杨振宝 席善斌 +4 位作者 董燕楠 褚昆 张欢 张魁 赵海龙 《环境技术》 2025年第2期53-61,共9页
针对SiC MOSFET在静态特性方面的测试技术难点,设计能够高精度和快速调控的温控装置,实现了测试过程的精确控温;参照标准JEP183A,采用栅极预偏置技术设计了一种阈值电压测量装置,解决了阈值电压不稳定问题。选用国内外不同厂家不同电压... 针对SiC MOSFET在静态特性方面的测试技术难点,设计能够高精度和快速调控的温控装置,实现了测试过程的精确控温;参照标准JEP183A,采用栅极预偏置技术设计了一种阈值电压测量装置,解决了阈值电压不稳定问题。选用国内外不同厂家不同电压等级的器件,通过开尔文接线法,结合静态参数测试仪,对器件进行主要静态参数在不同结温下的测试及分析,全面评估了SiC MOSFET静态特性与温度的关系,该研究对器件的设计、生产和应用具有一定意义。 展开更多
关键词 SiC MOSFET 静态参数 阈值电压 温控装置 静态参数测试仪
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一种4H-SiC超结UMOSFET的UIS特性分析
18
作者 曹荣 冯全源 《半导体光电》 北大核心 2025年第3期409-415,共7页
设计并优化了一种具有两段不同P柱浓度的4H-SiC超结沟槽型场效应晶体管(DP-SJ-UMOS)。基于雪崩失效的物理机制,构建了器件非钳位感性开关(UIS)测试电路模型,通过Sentaurus TCAD仿真平台系统研究了该器件的UIS特性,提出三种提升雪崩耐受... 设计并优化了一种具有两段不同P柱浓度的4H-SiC超结沟槽型场效应晶体管(DP-SJ-UMOS)。基于雪崩失效的物理机制,构建了器件非钳位感性开关(UIS)测试电路模型,通过Sentaurus TCAD仿真平台系统研究了该器件的UIS特性,提出三种提升雪崩耐受性能的优化策略。采用多次外延生长结合高能离子注入工艺,在漂移区构建了具有上下两段不同浓度的P柱超结结构。该结构通过重构优化雪崩击穿时的载流子输运路径,使寄生三极管基极电流降低,有效抑制了寄生三极管的开启,提高了雪崩耐量。仿真结果表明,优化后的DP-SJ-UMOS相较于传统超结结构(Con-SJ-UMOS)的雪崩击穿电压提升了24.5%,雪崩电流峰值提升了1.5%,雪崩能量耐受能力提高0.9%。 展开更多
关键词 4H-SIC 超结 U型金属氧化物半导体场效应晶体管 非钳位感性开关 雪崩耐量
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多重散射对40nm SRAM和3D-SRAM单粒子翻转的影响
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作者 罗云龙 李刚 张宇 《安徽大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期53-60,共8页
基于RPP(rectangular parallelepiped)模型,利用Geant4软件包,构建了一个40 nm SRAM器件模型用于单粒子翻转效应模拟,通过Weibull函数拟合得到σ_(sat)和LET_(th)分别为8.98×10^(-9)cm^(2)·bit^(-1)和0.084 MeV/(mg·cm^(... 基于RPP(rectangular parallelepiped)模型,利用Geant4软件包,构建了一个40 nm SRAM器件模型用于单粒子翻转效应模拟,通过Weibull函数拟合得到σ_(sat)和LET_(th)分别为8.98×10^(-9)cm^(2)·bit^(-1)和0.084 MeV/(mg·cm^(-2)).基于3D-IC技术设计了一种新的3D-SRAM器件,通过Geant4进行了建模和单粒子翻转模拟,结果表明,在同一3D-SRAM器件中上层单元对下层单元有防护作用.通过改变覆盖层中的高Z材料,发现高Z材料可以有效地减少Fe离子在射程末端的多重散射,且Ta的效果优于W.在同一3D-SRAM器件中,下层单元(die3)的多重散射截面峰值更低. 展开更多
关键词 GEANT4 单粒子翻转 多重散射 3D-SRAM
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集成肖特基二极管的分裂栅碳化硅(SiC)MOSFET器件
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作者 马超 陈伟中 张波 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第9期3346-3352,共7页
该文提出一种集成肖特基二极管结构的新型分裂栅碳化硅MOSFET器件,有效改善传统DT-MOS器件的反向恢复与开关特性。该新型结构首先采用元胞内集成肖特基二极管技术替代传统DT-MOS的右侧沟道,其次采用分裂栅极集成技术代替传统槽栅设计,... 该文提出一种集成肖特基二极管结构的新型分裂栅碳化硅MOSFET器件,有效改善传统DT-MOS器件的反向恢复与开关特性。该新型结构首先采用元胞内集成肖特基二极管技术替代传统DT-MOS的右侧沟道,其次采用分裂栅极集成技术代替传统槽栅设计,将栅极分成了栅极G和源极S两个部分,中间由二氧化硅进行介质隔离。其作用包括:集成肖特基二极管抑制体二极管导通并消除双极退化效应;集成分裂栅与源极短接,减小栅漏耦合面积来降低反馈电容与栅电荷,且在接入高电位时形成电子积累层以提高电子密度。其结果显示:反向导通状态下,电流将从肖特基二极管流出,连接源极的分裂栅极将提升电子浓度从而提高电流密度;动态开关状态下,分裂栅结构通过屏蔽设计减小了栅极与漏极的耦合面积,有效降低了米勒平台电荷QGD并改善了开关性能。 展开更多
关键词 肖特基二极管 碳化硅MOSFET双极退化效应 分裂栅极
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