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固体电子学研究与进展 2018年第5期38卷 311-315,323页

作者：杨同同陶永洪杨晓磊黄润华柏松宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室南京电子器件研究所南京210016

报道了一款阻断能力为12kV的4H-SiC N沟道绝缘栅双极型场效应晶体管(IGBT)。器件为穿通型IGBT,漂移层厚度为120μm,掺杂浓度为2e14cm^(-3);缓冲层厚度为3μm,掺杂浓度为4e16cm^(-3)。为缓解器件主结边缘处的电场集中效应,采用了结终端扩... 详细信息

报道了一款阻断能力为12kV的4H-SiC N沟道绝缘栅双极型场效应晶体管(IGBT)。器件为穿通型IGBT,漂移层厚度为120μm,掺杂浓度为2e14cm^(-3);缓冲层厚度为3μm,掺杂浓度为4e16cm^(-3)。为缓解器件主结边缘处的电场集中效应,采用了结终端扩展(JTE)终端结构。流片测试结果表明,栅极电压20V,集电极正向电流为24A/cm^2时,比导通电阻为140mΩ·cm^2。栅极和发射极短接,集电极电压为13kV时,漏电流小于10μA。

关键词： SiC 有限元仿真绝缘栅双极型场效应晶体管

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比导通电阻2.3 mΩ·cm^(2)的650 V,200 A碳化硅功率MOSFET器件

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固体电子学研究与进展 2022年第5期42卷 341-346页

作者：李飞飞陈谷然应贤炜黄润华栗锐柏松杨勇南京电子器件研究所宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室南京210016

针对电动汽车、光伏、储能等战略性新兴产业对高可靠高效率碳化硅功率MOSFET器件的需求,开展了650 V碳化硅外延结构、芯片JFET区尺寸和掺杂等关键技术研究,研制出比导通电阻2.3 mΩ·cm^(2)的650 V、200 A碳化硅MOSFET。器件在漏极... 详细信息

针对电动汽车、光伏、储能等战略性新兴产业对高可靠高效率碳化硅功率MOSFET器件的需求,开展了650 V碳化硅外延结构、芯片JFET区尺寸和掺杂等关键技术研究,研制出比导通电阻2.3 mΩ·cm^(2)的650 V、200 A碳化硅MOSFET。器件在漏极电压900 V时,漏源漏电流小于1μA;在环境温度150℃、栅极偏置电压22 V的应力条件下,经过1000 h的高温栅偏可靠性试验,阈值电压正向漂移量小于0.3 V,显示出良好的稳定性。

关键词：碳化硅功率MOSFET 650 V 比导通电阻可靠性

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SiC MOSFET阈值电压漂移评测方法研究

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固体电子学研究与进展 2021年第4期41卷 313-318页

作者：吴维丽刘奥郭锐南京电子器件研究所宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室南京210016

报道了对SiC MOSFET阈值电压漂移评测方法的研究结果。在器件物理层面上分析了造成器件阈值电压发生漂移的原因,MOS界面陷阱、近界面陷阱、固定电荷以及可移动电荷都会影响阈值电压的漂移。为了衡量器件工艺水平,精准评测器件的阈值电... 详细信息

报道了对SiC MOSFET阈值电压漂移评测方法的研究结果。在器件物理层面上分析了造成器件阈值电压发生漂移的原因,MOS界面陷阱、近界面陷阱、固定电荷以及可移动电荷都会影响阈值电压的漂移。为了衡量器件工艺水平,精准评测器件的阈值电压漂移量,搭建测试平台进行了阈值电压漂移量测试。通过试验发现,阈值电压在应力的作用下既会发生漂移也会恢复,偏置电压去除与阈值电压测试之间的时间间隔非常重要。对阈值电压漂移量的测试应在同样的电压扫描方式、同样的时间间隔以及相同的温度下进行。

关键词： SiC MOSFET 阈值电压漂移界面态

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14kV-1 A SiC超高压PiN二极管

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固体电子学研究与进展 2016年第5期36卷 365-368页

作者：栗锐黄润华柏松陶永洪南京电子器件研究所宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室南京210016

设计了一种耐压超过14kV的4H-SiC超高压PiN二极管。外延材料N-层掺杂浓度3.0×10^(14) cm^(-3),厚度140μm。通过模拟仿真,采用台面结合双JTE结终端保护结构,器件实现了14kV以上耐压,正向导通电流1A。

关键词： 4H-SiC PiN二极管超高压双结终端扩展

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6500 V SiC场限环终端设计与实现

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固体电子学研究与进展 2018年第1期38卷 1-5页

作者：杨同同杨晓磊黄润华李士颜刘奥杨立杰柏松宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室南京电子器件研究所南京210016

针对6 500 V SiC器件的阻断电压要求,采用有限元仿真软件对场限环终端结构进行了设计优化。相比于通常的恒定环间距增量场限环终端设计,本项研究采用三段不同的环间距增量终端环结构。该结构场限环终端的优势在于SiC器件表面的峰值电场... 详细信息

针对6 500 V SiC器件的阻断电压要求,采用有限元仿真软件对场限环终端结构进行了设计优化。相比于通常的恒定环间距增量场限环终端设计,本项研究采用三段不同的环间距增量终端环结构。该结构场限环终端的优势在于SiC器件表面的峰值电场强度控制在1MV/cm以下,体内的峰值电场强度在2.4MV/cm以下,有效减小了实际工艺中环注入窗口的工艺偏差引起的环间距拉偏对峰值电场强度的影响。环间距拉偏结果显示,在-0.2^+0.2μm的偏差范围内,器件表面(SiO_2/SiC交界处)的峰值电场强度并没有升高,只是峰值的位置发生了改变。最后利用了所设计的场限环终端进行了实际流片。测试结果显示,当施加6 500V的反向电压,漏电流小于10μA。

关键词：场限环碳化硅有限元仿真结型势垒肖特基二极管

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基于国产单晶衬底的150 mm 4H-SiC同质外延技术进展

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固体电子学研究与进展 2023年第2期43卷 147-157页

作者：赵志飞王翼周平李士颜陈谷然李赟南京电子器件研究所南京210016 宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室南210016

高阻断电压、大功率密度、高转化效率是电力电子器件技术持续追求的目标,基于4H-SiC优异的材料特性,在电力电子器件应用方面具有广阔的发展前景。围绕SiC MOSFET器件对外延材料的需求,介绍了国内外主流的SiC外延设备及国产SiC衬底的发展... 详细信息

高阻断电压、大功率密度、高转化效率是电力电子器件技术持续追求的目标,基于4H-SiC优异的材料特性,在电力电子器件应用方面具有广阔的发展前景。围绕SiC MOSFET器件对外延材料的需求,介绍了国内外主流的SiC外延设备及国产SiC衬底的发展,并重点介绍了宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室在国产150 mm(6英寸)SiC衬底上的高速外延技术进展。通过关键技术攻关,实现了150 mm SiC外延材料表面缺陷密度≤0.5 cm-2,BPD缺陷密度≤0.1 cm-2,片内掺杂浓度不均匀性≤5%,片内厚度不均匀性≤1%。基于自主外延材料,实现了650~1200 V SiC MOSFET产品商业化以及6.5~15 kV高压SiC MOSFET器件的产品定型。

关键词：外延设备单晶衬底 4H-SiC 同质外延外延缺陷

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1200V 40A碳化硅肖特基二极管设计

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固体电子学研究与进展 2016年第3期36卷 183-186页

作者：汪玲黄润华刘奥陈刚柏松宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室南京电子器件研究所南京210016

设计并实现了一种阻断电压为1 200V、正向电流40A的碳化硅(SiC)肖特基势垒二极管(SBD)。采用有限元仿真的方法对器件的有源区和终端保护参数进行了优化。器件采用10μm厚度掺杂浓度为6E15cm-3的外延材料,终端保护采用浮空场限制环。正... 详细信息

设计并实现了一种阻断电压为1 200V、正向电流40A的碳化硅(SiC)肖特基势垒二极管(SBD)。采用有限元仿真的方法对器件的有源区和终端保护参数进行了优化。器件采用10μm厚度掺杂浓度为6E15cm-3的外延材料,终端保护采用浮空场限制环。正向电压1.75V时,导通电流达到40A。

关键词： 4H型碳化硅肖特基势垒二极管终端保护浮空场限环

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3000V 10A 4H-SiC结型场效应晶体管的设计与制造

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固体电子学研究与进展 2016年第3期36卷 187-190页

作者：刘涛陈刚黄润华柏松陶永洪汪玲刘奥李赟赵志飞宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室南京电子器件研究所南京210016

介绍了一种常开型高压4H-SiC JFET的仿真与制造工艺。通过仿真对器件结构和加工工艺进行优化,指导下一步的工艺改进。在N+型4H-SiC衬底上生长掺杂浓度(ND)为1.0×1015 cm-3,厚度为50μm的N-外延层,并采用本实验室开发的SiC JFET工... 详细信息

介绍了一种常开型高压4H-SiC JFET的仿真与制造工艺。通过仿真对器件结构和加工工艺进行优化,指导下一步的工艺改进。在N+型4H-SiC衬底上生长掺杂浓度(ND)为1.0×1015 cm-3,厚度为50μm的N-外延层,并采用本实验室开发的SiC JFET工艺进行了器件工艺加工。通过测试,当栅极偏压VG=-6V时,研制的SiC JFET可以阻断3 000V电压;当栅极偏压VG=7V、漏极电压VD=3V时,正向漏极电流大于10A,对应的电流密度为100A/cm2。

关键词： 4H型SiC 垂直沟道结型场效应晶体管沟槽刻蚀

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1200V碳化硅MOSFET设计

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固体电子学研究与进展 2016年第6期36卷 435-438页

作者：黄润华陶永洪柏松陈刚汪玲刘奥李赟赵志飞宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室南京电子器件研究所南京210016

设计了一种阻断电压大于1 200V的碳化硅(SiC)MOSFET器件。采用有限元仿真的方法对器件的终端电场分布进行了优化。器件采用12μm厚、掺杂浓度为6e15cm-3的N型低掺杂区。终端保护结构采用保护环结构。栅压20V、漏压2V时,导通电流大于13A... 详细信息

设计了一种阻断电压大于1 200V的碳化硅(SiC)MOSFET器件。采用有限元仿真的方法对器件的终端电场分布进行了优化。器件采用12μm厚、掺杂浓度为6e15cm-3的N型低掺杂区。终端保护结构采用保护环结构。栅压20V、漏压2V时,导通电流大于13A,击穿电压达1 900V。

关键词： 4H型碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管终端保护界面态

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6500 V 15 A 4H-SiC JBS二极管的研制

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微纳电子技术 2018年第3期55卷 161-165,177页

作者：薛爱杰黄润华柏松刘奥栗锐南京电子器件研究所宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室

基于有限元仿真的方法对6 500 V15 A4H-SiC肖特基二极管开展了材料结构、有源区结型势垒肖特基（JBS）结构和终端保护结构的优化设计。基于4英寸（1英寸=2.54 cm）n型4H-SiC导电衬底,采用厚度为55μm、杂质浓度为9×1014 cm-3的外... 详细信息

基于有限元仿真的方法对6 500 V15 A4H-SiC肖特基二极管开展了材料结构、有源区结型势垒肖特基（JBS）结构和终端保护结构的优化设计。基于4英寸（1英寸=2.54 cm）n型4H-SiC导电衬底,采用厚度为55μm、杂质浓度为9×1014 cm-3的外延材料、48个宽度为3.0μm浮空场限环实现了一款反向击穿电压大于6 500 V的4H-SiC JBS二极管。电特性测试结果表明,室温下正向电流为15 A时,正向电压为2.9 V,开启电压为1.3 V;150℃下正向电流为15 A时,正向电压为5.2 V,开启电压为1.2 V。

关键词： 4H-SiC 结型势垒肖特基(JBS)二极管结终端技术浮空场限环 4英寸外延

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