宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室

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1、宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室2017-2018年开放基金课题指南碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表的宽禁带半导体材料具有禁带宽度大、击穿场强高、导热能力好等性能优势，以此加工制造的宽禁带电力电子器件具有高频、高压、高效、耐高温、抗辐照、高可靠和大功率的优势和特性，被誉为带动“新能源革命”的“绿色能源”器件，对国民经济和国防领域有着十分巨大的牵拉带动作用。宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室瞄准国际技术研究前沿和我国重大应用需求，将开展一系列关键技术及专项研究攻关。为支撑实验室研究工作，提升自主创新能力，促进学科交叉和高水平学术交流，实验室

2、发布2017-2018年开放基金课题如下：(一)SiC沟槽MOSFET器件关键技术研究1、研究目标针对高电流密度、高可靠SiC功率MOSFET研制要求，开展沟槽结构SiCMOSFET的结构设计和工艺技术研究。探索SiC沟槽MOSFET芯片的设计仿真方法，建立器件物理结构形式对沟槽底部电场分布的作用规律，阐明强电场引起栅介质失效的机理，提出并实现增强栅介质可靠性的加固新结构。开展高质量SiC沟槽形成工艺与栅介质形成技术研究，建立U型槽刻蚀工艺、槽侧壁离子注入和栅介质形成等关键工艺技术，研制出具有高栅介质可靠性、高电流密度的SiC功率MOSFET器件样品。71

3、、主要研究内容1）高电流密度SiC沟槽MOSFET芯片结构设计；2）SiC沟槽MOSFET栅介质可靠性加固技术研究；3）高质量SiC沟槽与栅介质形成工艺技术研究。2、技术指标1200VSiC沟槽MOSFET样品：1）单芯片导通电阻£80mΩ；2）比导通电阻£4.5mΩ∙cm2；3）最大工作栅压下栅介质电场强度<3MV/cm。3、进度要求18个月。4、经费要求建议不超过30万元。5、成果形式1）SiC沟槽MOSFET样品；2）发表高水平论文3篇；3）申请发明专利2项；4）技术研究报告3份。(一)SiC功率MOSFET器件可靠性研究1、研究目标7随着应用领域的

4、不断扩展，SiC功率MOSFET面临着日益严峻的可靠性考验，尤其涉及更高工作电压、更大驱动电流、更快开关速度以及更极端温度等恶劣应用环境。极限温度和高压偏置、大电流冲击及开关瞬时脉冲尖峰等造成的器件过早失效，该问题已成为制约SiC功率MOSFET进一步发展的瓶颈。通过本项目对SiC功率MOSFET器件失效及退化机理展开深入研究，揭示器件在各种恶劣应力条件下失效或参数退化的本质，指导高可靠SiC功率MOSFET器件设计，支撑长寿命、高可靠SiC功率MOSFET产品技术的建立。1、研究内容1）SiCMOSFET表面不同区域界面损伤探测方法研究；2）SiC功率M

5、OSFET器件失效及参数退化机理研究。2、技术指标1200VSiC功率MOSFET样品：1）150℃、±1.1Vgate,op栅偏置应力168小时，阈值电压偏移＜15%；2）单次雪崩耐量≥110mJ；3）80%标称电流值重复雪崩应力1M次后器件参数（阈值、导通电阻）退化＜10%；4）器件HBM模式ESD防护水平≥2kV。3、进度要求18个月。4、经费要求建议不超过30万元。5、成果形式71）SiC功率MOSFET样品；2）发表SCI论文3篇；3）申请发明专利2项；4）技术研究报告3份。(一)高耐压Ga2O3基功率开关器件关键技术研究1、研究目标本项目以发展

6、高耐压Ga2O3基肖特基二极管功率器件为目标，围绕同质外延、缺陷控制和结构设计等关键问题开展研究，采用激光分子束外延技术实现低位错密度Ga2O3的同质外延及可控掺杂，重点探索金属接触、表面钝化技术等关键工艺研制Ga2O3基肖特基功率器件原型，设计场板和终端结构抑制尖峰电场提高器件耐压性能，揭示材料微观结构、缺陷行为及对器件击穿效应的影响规律，为推进新型功率器件关键技术的发展建立材料和物理基础。2、主要研究内容1）基于β-Ga2O3衬底的同质外延和掺杂控制研究；2）β-Ga2O3材料缺陷识别和控制研究；3）β-Ga2O3肖特基器件研制及耐压结构设计。3、技术

7、指标1）β-Ga2O3衬底上同质外延低位错密度外延层，位错密度低于5×106cm-2，n型掺杂浓度在1015~1019cm-3范围内可控，表面粗糙度低于1.5nm；2）β-Ga2O37基肖特基二极管耐压大于1000V，开启电压小于1.8V，导通电阻小于6mΩ∙cm2，开关比大于108；1、进度要求18个月。2、经费要求建议不超过30万元。3、成果形式1）β-Ga2O3材料及器件样品；2）关键技术研究报告2份；3）发表SCI论文2-3篇；4）申请发明专利1项。(一)SiCMOSFET用高温驱动IC关键技术研究1、研究目标以开发SiCMOSFET高温驱动IC为

8、目标，围绕驱动IC的电路设计、抗干扰能力、高压隔离、高温工作等关键