高性能槽柵結(jié)構(gòu)4H-SiC功率MOSFETs研究結(jié)題摘要

由于SiC材料優(yōu)良的物理化學性能，以及其在功率半導體器件和軍事上的的巨大潛力SiC基MOSFET器件技術(shù)，將其作為Si基功率器件之后新一代高壓直流輸電的核心器件，對于提高電能傳輸與轉(zhuǎn)換效率，降低損耗，充分利用電能等具有重要社會和經(jīng)濟效益。本項目主要針對不同晶面的槽柵結(jié)構(gòu)的4H-SiC MOSFET器件展開研究，進行了4H-SiC的碳化硅樣片的氧化實驗，研究了超高溫度氧化對界面特性、對SiC氧化過程及缺陷形成的影響。尤其是掌握在較高溫度（13500C）氧化過程中，氧化溫度所起的作用和帶來的不同類型缺陷及界面態(tài)的情況，建立不同氧化溫度下的界面缺陷種類的提取和分布模型；提出了一種新型的L型溝道的Trench結(jié)構(gòu)4H-SiC MOSFET器件的設(shè)計，該結(jié)構(gòu)將器件的在U型槽拐角去的峰值電場由傳統(tǒng)器件降低了32.3%,擊穿電壓提升了80.4%，該結(jié)構(gòu)為進一步提升4H-SiC基功率MOSFETs的功率密度，進一步改善柵氧化層的可靠性。開發(fā)了新型的槽柵刻蝕關(guān)鍵工藝，建立了隨時間變化的刻蝕過程模型，分析了微溝槽的形成、擴展以及消除機理，提出了“高頻鈍化刻蝕”制備無微溝槽Mesa刻蝕形貌的解決方案。在國際上首次通過實驗系統(tǒng)地驗證了trench溝槽非等間距多級場限環(huán)（TMFLRs）終端結(jié)構(gòu)在SiC高壓功率器件中的電場調(diào)制效應(yīng)以及TMFLRs對器件擊穿電壓的提升作用。實驗結(jié)果表明，基于50微米SiC外延材料，采用傳統(tǒng)場限環(huán)結(jié)構(gòu)的器件擊穿電壓僅達到5.7kV，而采用我們提出的終端結(jié)構(gòu)的器件擊穿電壓達到6.7kV，終端效率高達90%。 2100433B

本課題主要針對高性能碳化硅（112(—)0）面槽柵功率MOSFET器件所面臨的外延材料和器件物理相關(guān)基礎(chǔ)科學問題開展研究。以研究（112(—)0）面的SiC熱氧化及SiO2/SiC界面缺陷分布與器件性能之間的規(guī)律關(guān)系和闡述相應(yīng)的物理機理作為主要的研究內(nèi)容，最終制備出（112(—)0）面的槽柵 MOSFET器件作為驗證，研制出碳化硅（112(—)0）面槽柵功率MOSFET器件芯片，實現(xiàn)器件比導通電阻低于2m??cm2，器件擊穿電壓不低于1700，實現(xiàn)器件的BFOM（BV2/Ron-sp）值達到1000MW/cm2。

高性能建筑結(jié)構(gòu)與材料研究

浙江大學高性能建筑結(jié)構(gòu)與材料研究所成立于2010年，組建了來自德國、美國、英國、日本、法國、荷蘭和香港地區(qū)長期留學和工作的具有國際化的研究隊伍。

提出一種以場和路的結(jié)合為基本特征的電磁場工程化方法，對光纖光柵和變周期介質(zhì)結(jié)構(gòu)的傳輸和輻射特性作系統(tǒng)和深入的研究；為光纖系統(tǒng)和毫米波集成電路中有關(guān)周期結(jié)構(gòu)和精確設(shè)計提供必要的指導原則和理論基礎(chǔ)。與香港合作伙伴共同研制根據(jù)脈沖壓縮體制，利用各類光纖光柵構(gòu)成的新型光弧子高功率脈沖激光源樣品，供寬頻帶高速率通信系統(tǒng)實驗使用。