功率场效应晶体管晶圆超薄磨片工艺开发

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作者 彭双清 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第9期796-797,813,共3页

晶圆超薄磨片工艺是为减小功率开关管导通电阻,工艺中存在超薄晶圆磨片后转运过程中破片及超薄晶圆背面蒸镀金属等问题。现有的晶圆磨片的一般厚度为200μm,超薄磨片的目标是100μm。本研究采用同一批次晶圆,分批,2片超薄研磨,其他采用... 晶圆超薄磨片工艺是为减小功率开关管导通电阻,工艺中存在超薄晶圆磨片后转运过程中破片及超薄晶圆背面蒸镀金属等问题。现有的晶圆磨片的一般厚度为200μm,超薄磨片的目标是100μm。本研究采用同一批次晶圆,分批,2片超薄研磨,其他采用正常工艺减薄,封装测试条件相同。对比封装测试完毕的器件的导通电阻,超薄研磨器件的导通电阻减小约10%。 展开更多

关键词 开关电源 功率场效应晶体管 晶圆超薄磨片

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一种电力电子变换器功率MOSFET阈值电压在线监测方法 被引量：7

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作者 任磊 龚春英 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第15期3627-3634,共8页

功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的健康监测技术对于保障电力电子装置的可靠性具有重要意义。对于功率MOSFET来说,阈值电压发生偏移是其门极氧化物发生衰退或其结温发生变化的重要标志,因而实现阈值电压的实时在线监测具有... 功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的健康监测技术对于保障电力电子装置的可靠性具有重要意义。对于功率MOSFET来说,阈值电压发生偏移是其门极氧化物发生衰退或其结温发生变化的重要标志,因而实现阈值电压的实时在线监测具有重要意义。传统的阈值电压监测,需要同时监测功率MOSFET的栅源极电压以及漏极电流。监测漏极电流时,电流测量量程需要设置得足够宽以覆盖电路的正常工作电流范围,否则会导致监测开启电流波形时发生畸变。但是,若量程设置得足够宽,这又会导致量化误差的增大,以至于无法精确监测开启电流。该文利用电力电子电路中的寄生电感,提出了一种简单易实现的阈值电压在线监测方法,该方法无需电流传感器,能够实现对阈值电压的在线精确跟踪。最后,仿真和实验结果验证了所提测量方法的有效性。 展开更多

关键词 状态监测 功率金属-氧化物半导体场效应晶体管 阈值电压 结温 在线监测

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6.5kV高压全SiC功率MOSFET模块研制 被引量：6

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作者 金晓行 李士颜 +4 位作者 田丽欣 陈允峰 郝凤斌 柏松 潘艳 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1753-1758,共6页

该文报道6.5kV、25A及100A两款全碳化硅(silicon carbide,SiC)功率金属场效应晶体管(metal oxide field-effect transistor,MOSFET)模块制备及测试结果。两款模块所采用的6.5kV SiC MOSFET及SiC肖特基二极管芯片均采用自主研制的高压Si... 该文报道6.5kV、25A及100A两款全碳化硅(silicon carbide,SiC)功率金属场效应晶体管(metal oxide field-effect transistor,MOSFET)模块制备及测试结果。两款模块所采用的6.5kV SiC MOSFET及SiC肖特基二极管芯片均采用自主研制的高压SiC芯片,充分显示了在SiC材料外延、器件制备及模块封装领域国产化方面的巨大进展。该文报道6.5kV、25A和100A两款模块动静态性能表征结果,并与国际研究报道水平做对比分析。室温下,两款模块导通能力分别大于25A和100A;栅源短接,在漏极电压6.5kV时,模块漏电流分别为2.0μA和8.77μA。对6.5kV、25A模块动态参数、开关波形进行测试,以表征单管芯MOSFET动态性能特性。在工作电压3.6kV、导通电流25A下,对模块进行动态测试,结果表明,SiC MOSFET具有快速的开关特性,其中开通时间(开通损耗)和关断时间(关断损耗)分别为140ns(12.3m J)和84ns(1.31m J)。测试结果表明,研制的全SiC模块具有优越的动静态性能,相对传统硅6.5kV绝缘栅双极晶体管芯片在开关速度及开关损耗方面具有巨大优势,该款6.5kV SiC功率模块在智能电网、电能转换及配电网络领域具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 碳化硅 碳化硅功率金属场效应晶体管模块 6.5kV 开关时间 开关损耗

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沟槽功率MOS器件的多晶Si填槽工艺研究 被引量：3

4

作者 秦晓静 周建伟 康效武 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期365-368,共4页

介绍了多晶Si薄膜的成膜机理及其在集成电路中的应用,针对沟槽功率MOSFET集成电路制造中两种主流多晶Si工艺的优点和不足进行了分析和对比。从栅氧化层厚度分布和Arriving Angle模型两个方面分析了沟槽中多晶Si空洞的形成机制。阐述了... 介绍了多晶Si薄膜的成膜机理及其在集成电路中的应用,针对沟槽功率MOSFET集成电路制造中两种主流多晶Si工艺的优点和不足进行了分析和对比。从栅氧化层厚度分布和Arriving Angle模型两个方面分析了沟槽中多晶Si空洞的形成机制。阐述了金属通过多晶Si空洞穿透Si衬底导致器件失效的理论,并通过失效器件的FIB分析对理论加以证实。最后基于Arriving Angle模型理论,在试验中改变沟槽顶端和底部宽度,将沟槽刻蚀成倒梯形的结构,以多晶Si填充沟槽经历高温退火工艺再进行SEM分析。分析结果证实,改变沟槽顶端和底部宽度可彻底消除沟槽中多晶Si的空洞,提高器件的可靠性。 展开更多

关键词 集成电路 沟槽 功率金属-氧化物-半导体场效应晶体管 多晶硅 晶粒 栅极

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30V条件下功率MOSFET器件应力波理论与试验研究 被引量：5

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作者 何赟泽 邹翔 +5 位作者 李孟川 周雅楠 赵志斌 黄守道 佘赛波 白芸 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第16期5683-5692,共10页

功率金属–氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)在电磁热机等物理场相互作用下产生的应力波,对器件的可靠性设计和状态监测有重要意义。根据理论分析可知,功率MOSFET开通或关断可以产... 功率金属–氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)在电磁热机等物理场相互作用下产生的应力波,对器件的可靠性设计和状态监测有重要意义。根据理论分析可知,功率MOSFET开通或关断可以产生瞬态电磁场,器件中的带电粒子在磁场中所受洛伦兹力,因此产生机械应力波。在30V低压条件下,采用脉冲测试电路并对功率MOSFET进行试验,应用声发射测量平台采集试验过程中功率MOSFET器件产生的瞬态电磁场和机械应力波。对不同电气参数下得到的声发射信号进行处理和分析,发现器件漏源电压导致高频电磁波的产生,而栅源电压和漏源电压共同影响低频机械应力波,为功率MOSFET器件产生声发射现象提供理论依据。 展开更多

关键词 功率金属–氧化物半导体场效应晶体管 声发射 高频电磁波 机械应力波 可靠性 状态监测

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功率MOSFET的研究与进展 被引量：12

6

作者 褚华斌 钟小刚 +2 位作者 吴志伟 戴鼎足 苏祥有 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期363-367,413,共6页

器件设计工艺、封装、宽禁带半导体材料和计算机辅助设计4大技术的发展进步使得功率MOSFET的性能指标不断达到新的高度。超级结技术使得高压功率MOSFET的导通电阻大大降低,降低栅极电荷和极间电容的改进沟槽工艺和横向扩散工艺技术进一... 器件设计工艺、封装、宽禁带半导体材料和计算机辅助设计4大技术的发展进步使得功率MOSFET的性能指标不断达到新的高度。超级结技术使得高压功率MOSFET的导通电阻大大降低,降低栅极电荷和极间电容的改进沟槽工艺和横向扩散工艺技术进一步提高了低压功率MOSFET的优值因子,中小功率MOSFET继续朝着单片集成智能功率电子发展。功率MOSFET封装呈现出集成模块化、增强散热性和高可靠性的特点。基于宽禁带半导体材料SiC和GaN的功率MOSFET具有高温、高频和低功耗等优异性能,计算机辅助设计工具引领功率MOSFET在工艺设计、制造和电路系统应用方面快速发展。 展开更多

关键词 功率金属氧化物半导体场效应晶体管 器件设计工艺 智能功率电子 封装 宽禁带半导体材料 计算机辅助设计

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6H-和4H-SiC功率VDMOS的比较与分析

7

作者 张娟 柴常春 +1 位作者 杨银堂 徐俊平 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期133-136,共4页

采用二维器件模拟器ISE TCAD 7.0,对比研究了6H-SiC和4H-SiC VDMOS的基本特性。结果表明,在Vgs为8 V时,4H-SiC VDMOS的漏极电流比6H-SiC高约1.5倍,证实了4H-SiC具有较高的体迁移率,且受准饱和效应的影响较小,因此比6H-SiC器件具有更高... 采用二维器件模拟器ISE TCAD 7.0,对比研究了6H-SiC和4H-SiC VDMOS的基本特性。结果表明,在Vgs为8 V时,4H-SiC VDMOS的漏极电流比6H-SiC高约1.5倍,证实了4H-SiC具有较高的体迁移率,且受准饱和效应的影响较小,因此比6H-SiC器件具有更高的饱和电流密度,而两种器件的阈值电压基本相同,均为7 V左右。对器件开关时间和单位面积损耗的分析表明,4H-SiC比6H-SiC更适合用于VDMOS功率器件。此外,还研究了沟道长度对器件漏极饱和电流的影响,结果表明,随着沟道长度的减小,器件的漏极电流增大。 展开更多

关键词 6H-碳化硅 4H-碳化硅 功率纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管

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一种断续电流模式的新型高频电流源驱动电路 被引量：8

8

作者 张之梁 李艳楠 徐传岗 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第18期7-13,共7页

随着高频功率变换器开关频率不断提高,其功率器件MOSFET频率相关损耗都大幅增加,特别是开关损耗和驱动损耗。为减小上述损耗,电流源驱动方式被提出。提出一种新型断续电流模式的电流源驱动(current source driver,CSD)电路。相比连续电... 随着高频功率变换器开关频率不断提高,其功率器件MOSFET频率相关损耗都大幅增加,特别是开关损耗和驱动损耗。为减小上述损耗,电流源驱动方式被提出。提出一种新型断续电流模式的电流源驱动(current source driver,CSD)电路。相比连续电感电流CSD电路,其最重要的优点是:电流源电感值大为减小(1 MHz开关频率时一般为20 nH,减小约90%)。所提CSD电路具有开关速度快、开关损耗小的优点,同时,通过电流源电感可以回收高频驱动能量。由于所提电路工作在电流断续模式,因此其环流损耗小,且占空比和开关频率变化范围宽。详细分析其工作原理,讨论最优设计,并给出实验结果。 展开更多

关键词 电流源驱动 谐振驱动电路 功率场效应晶体管 电压调整模块

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一种适用于高频Buck变换器的新型电流源驱动 被引量：6

9

作者 张之梁 徐东升 胥鹏程 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第9期36-42,共7页

针对同步整流Buck变换器,提出一种新型MOSFET电流源驱动电路(current source driver,CSD)。该CSD能够用不同驱动电流驱动Buck变换器中两只MOSFET,从而实现最优化设计。对于控制管,最优化设计为开关损耗和驱动电路损耗之间的平衡;对于同... 针对同步整流Buck变换器,提出一种新型MOSFET电流源驱动电路(current source driver,CSD)。该CSD能够用不同驱动电流驱动Buck变换器中两只MOSFET,从而实现最优化设计。对于控制管,最优化设计为开关损耗和驱动电路损耗之间的平衡;对于同步整流管,最优化设计为驱动损耗与体二极管损耗之间的平衡。还提出基于磁集成技术的改进型CSD,以减少磁芯数目和磁芯损耗。详细分析该CSD电路工作原理,讨论最优化设计,并给出实验结果。 展开更多

关键词 电流源驱动 谐振驱动电路 功率场效应晶体管

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基于反馈控制的恒流型电子负载的实验研究 被引量：9

10

作者 杨长安 王蔚 +1 位作者 赵亮 王光中 《现代电子技术》 2006年第14期127-128,共2页

给出了基于反馈控制的恒流型电子负载的结构框图,分析了控制原理,重点介绍了比例积分(PI)调节器参数的工程设计方法。对功率场效应晶体管的使用进行了简单介绍,设计了实际的恒流型电子负载电路,实验结果验证了本电路结构简单、成本低廉... 给出了基于反馈控制的恒流型电子负载的结构框图,分析了控制原理,重点介绍了比例积分(PI)调节器参数的工程设计方法。对功率场效应晶体管的使用进行了简单介绍,设计了实际的恒流型电子负载电路,实验结果验证了本电路结构简单、成本低廉且具备了一定的快速性、稳定性和抗扰性。 展开更多

关键词 恒流型电子负载 反馈控制 PI调节器 工程设计方法 功率场效应晶体管 实验研究

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使用SEM分析GaAs MMIC制作中的通孔工艺问题

11

作者 刘立浩 杨瑞霞 +2 位作者 王同祥 张雄文 周瑞 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第5期788-789,共2页

关键词 SEM GAASMMIC 通孔工艺 制造工艺 背面通孔 扫描电镜 砷化镓微波功率场效应晶体管

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空间磁场环境模拟线圈驱动恒流源设计 被引量：2

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作者 张鹏飞 齐铂金 +1 位作者 郑敏信 张伟 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1102-1107,共6页

针对空间磁场环境模拟线圈磁感应强度0～20 Gs连续可调,磁场稳定度优于1%的要求,采用前级电压源与后级电流源串联的主电路拓扑结构,结合电压双闭环控制和电流闭环负反馈控制的方法,实现了稳定的电流输出,减小了功率金属-氧化物半导体场... 针对空间磁场环境模拟线圈磁感应强度0～20 Gs连续可调,磁场稳定度优于1%的要求,采用前级电压源与后级电流源串联的主电路拓扑结构,结合电压双闭环控制和电流闭环负反馈控制的方法,实现了稳定的电流输出,减小了功率金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的功耗,提高了恒流源的效率.测试结果表明：恒流源输出电流0～10 A连续可调,霍姆赫兹线圈中心磁感应强度能达到20 Gs的设计要求,电流稳定度优于0.1%,磁场稳定度优于1%. 展开更多

关键词 霍姆赫兹线圈 恒流源 功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) 比例积分微分(PID)控制 磁感应强度

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图书

13

《电气制造》 2009年第3期78-78,共1页

书号：978-7-111-25728-8 定价：28.00元 出版时间：2009年1月 作者：（瑞士）StefanLinder著白曦等译 出版单位：机械工业出版社 内容简介：本书基于前两章节的半导体物理基础,详细介绍了目前最主要的几类功率半导体器件,包括二... 书号：978-7-111-25728-8 定价：28.00元 出版时间：2009年1月 作者：（瑞士）StefanLinder著白曦等译 出版单位：机械工业出版社 内容简介：本书基于前两章节的半导体物理基础,详细介绍了目前最主要的几类功率半导体器件,包括二极管、晶闸管、门极关断晶闸管、门极换流晶闸管、功率场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管。作为基础内容，书中详细描述了上述器件的工作原理和特性。同时，作为长期从事新型功率半导体器件研发的资深专家，作者还给出了上述各类器件在不同工作条件下的比较分析，力图全面反映功率半导体器件的应用现状和发展趋势。 展开更多

关键词 功率半导体器件 门极换流晶闸管 机械工业出版社 绝缘栅双极型晶体管 功率场效应晶体管 图书 物理基础 出版单位

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4H-SiC MESFET直流I-V特性解析模型 被引量：1

14

作者 任学峰 杨银堂 贾护军 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期129-132,共4页

提出了一种改进的4H-SiC MESFET非线性直流解析模型,基于栅下电荷的二维分布,对该模型进行了分析,采用多参数迁移率模型描述速场关系。在分析了电流速度饱和的基础上,考虑沟道长度调制效应对饱和区漏电流的影响,建立了基于物理的沟道长... 提出了一种改进的4H-SiC MESFET非线性直流解析模型,基于栅下电荷的二维分布,对该模型进行了分析,采用多参数迁移率模型描述速场关系。在分析了电流速度饱和的基础上,考虑沟道长度调制效应对饱和区漏电流的影响,建立了基于物理的沟道长度调制效应模型,模拟结果符合高场下漏极的MC(蒙特卡罗)计算的结果。与以前的研究模型相比较,结果说明了该研究的有效性,饱和电流的结果与实测的I-V特性更加吻合。 展开更多

关键词 4H-碳化硅 射频功率金属半导体场效应晶体管 Ⅰ-Ⅴ特性 解析模型

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6500V SiC MOSFET模块测试与分析 被引量：8

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作者 吴沛飞 杜泽晨 +3 位作者 杨霏 杜玉杰 吴军民 汤广福 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期1081-1091,共11页

碳化硅器件在高压、高频、高温、大功率、低损耗及抗辐射等方面均比硅基器件拥有巨大优势,可以极大提升电力电子系统的功率、效率、体积及重量等性能指标,在高压输变电、新能源汽车、航空航天、造舰航海等领域具有巨大的应用前景。其电... 碳化硅器件在高压、高频、高温、大功率、低损耗及抗辐射等方面均比硅基器件拥有巨大优势,可以极大提升电力电子系统的功率、效率、体积及重量等性能指标,在高压输变电、新能源汽车、航空航天、造舰航海等领域具有巨大的应用前景。其电气特性中的动静态特性及高温可靠性作为表征碳化硅功率金属场效应晶体管(metal oxide field-effect transistor,MOSFET)模块性能的必要参数是首先需要分析的环节。然而目前国内对于高压大功率碳化硅MOSFET模块的动静态及高温可靠性参数的测试分析较为贫乏。动静态参数测试是筛选功率模块性能是否达标的必备步骤,可靠性测试是验证模块处于长期高温环境中的极端工作性能,这些测试结果将是反馈优化器件设计和模块封装性能的重要基础,同时对于推动碳化硅功率MOSFET模块的发展和应用具有十分必要的意义。文中旨在较项目组前期4寸碳化硅晶圆制备的芯片封装而成的同等电压等级的碳化硅模块研究的基础上,选取优化芯片设计并在6寸碳化硅衬底上制备而成的碳化硅器件,封装成6500V/50A碳化硅MOSFET模块,并对其进行动静态及高温可靠性测试与分析,验证芯片设计、集成与封装工艺的效果,其最终结果将为项目组后期碳化硅MOSFET芯片设计、集成及封装工艺的进一步优化和改进提供重要参考。 展开更多

关键词 碳化硅 功率金属场效应晶体管 动静态测试 高温可靠性 功率模块

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