高性能槽柵結構4H-SiC功率MOSFETs研究中文摘要

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基礎科學問題開展研究。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)律關系和闡述相應的物理機理作為主要的研究內容，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。

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，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換效率，降低損耗，充分利用電能等具有重要社會和經濟效益。本項目主要針對不同晶面的槽柵結構的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結構4H-SiC MOSFET器件的設計，該結構將器件的在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%，該結構為進一步提升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）終端結構在SiC高壓功率器件中的電場調制效應以及TMFLRs對器件擊穿電壓的提升作用。實驗結果表明，基于50微米SiC外延材料，采用傳統(tǒng)場限環(huán)結構的器件擊穿電壓僅達到5.7kV，而采用我們提出的終端結構的器件擊穿電壓達到6.7kV，終端效率高達90%。 2100433B

高性能建筑結構與材料研究

浙江大學高性能建筑結構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結構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周期結構和精確設計提供必要的指導原則和理論基礎。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。