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平面栅SiC MOSFET设计研究

电源学报 2020年第4期18卷 4-9页

作者：韩忠霖白云陈宏杨成樾中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学微电子学院北京100049

碳化硅MOSFETs开关速率快,耐压高,在逆变器应用领域前景广阔。平面栅MOSFETs因其成熟的工艺是最先被商业化的器件。在平面栅MOSFETs的设计中,降低导通电阻和提高芯片的电流密度是重要的开发目标。基于自主研制的1200 V及1700 V SiC MOSF... 详细信息

碳化硅MOSFETs开关速率快,耐压高,在逆变器应用领域前景广阔。平面栅MOSFETs因其成熟的工艺是最先被商业化的器件。在平面栅MOSFETs的设计中,降低导通电阻和提高芯片的电流密度是重要的开发目标。基于自主研制的1200 V及1700 V SiC MOSFETs,研究了载流子扩展层技术、JFET注入技术以及元胞结构对器件电学特性的影响。测试结果表明采用方形元胞设计的SiC MOSFET的电流明显大于采用条形元胞设计的电流,JFET注入对阈值电压的影响比载流子扩展层技术更小。

关键词：碳化硅平面栅MOSFET 导通电阻载流子扩展层 JFET注入

Planar InP-based Schottky barrier diodes for terahertz applications

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Journal of Semiconductors 2013年第6期34卷 54-57页

作者：周静涛杨成樾葛霁金智 Institute of Microelectronics Chinese Academy of Sciences

Based on characteristics such as low barrier and high electron mobility of lattice matched In;Ga;As layer,InP-based Schottky barrier diodes（SBDs） exhibit the superiorities in achieving a lower turn-on voltage and series resistance in comparison with GaAs *** InP-based SBDs have been developed in this *** show that a low forward turn-on voltage of less than 0.2 V and a cutoff frequency of up to 3.4 THz have been *** key factors of the diode such as series resistance and the zero-biased junction capacitance are measured to be 3.32Ωand 9.1 fF,*** are highly consistent with the calculated *** performances of the InP-based SBDs in this work,such as low noise and low loss,are promising for applications in the terahertz mixer,multiplier and detector circuits.

关键词： Schottky barrier diodes terahertz cuttoff frequency

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X波段低噪声放大器模块

Journal of Semiconductors 2007年第6期28卷 963-966页

作者：郝明丽刘训春黄清华杨成樾武锦中国科学院微电子研究所北京100029

报道了自行设计并研制成功的X波段低噪声放大器(LNA)模块,提出了调整模块增益平坦度的有效方法,即在两级放大器之间设计多个并联谐振回路,使其在带外低频段产生不同的谐振点来衰减低频段的增益,同时拉低带内低频端的增益,再用谐振回路... 详细信息

报道了自行设计并研制成功的X波段低噪声放大器(LNA)模块,提出了调整模块增益平坦度的有效方法,即在两级放大器之间设计多个并联谐振回路,使其在带外低频段产生不同的谐振点来衰减低频段的增益,同时拉低带内低频端的增益,再用谐振回路中的串并联电阻调整增益压缩的大小,从而使工作频带内增益平坦.利用这种方法研制的模块最终测试结果为:增益平坦度≤±0.34dB,噪声系数≤1.84dB,增益>35dB,模块性能完全符合设计要求.

关键词： x波段 LNA 增益平坦度

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6.5 kV SiC光控晶闸管的研制

半导体技术 2021年第11期46卷 861-865页

作者：杨燎陈宏郑昌伟白云杨成樾中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学微电子学院北京100049 株洲中车时代半导体有限公司湖南株洲412001

基于Sentaurus TCAD软件,研制了一款6.5 kV SiC光控晶闸管。通过优化雪崩击穿模型,对多层外延材料的规格及渐变终端技术进行研究,有效抑制了芯片表面峰值电场,实现了6.5 kV的耐压设计;此外结合实际应用需求,对器件的开通特性进行了仿真... 详细信息

基于Sentaurus TCAD软件,研制了一款6.5 kV SiC光控晶闸管。通过优化雪崩击穿模型,对多层外延材料的规格及渐变终端技术进行研究,有效抑制了芯片表面峰值电场,实现了6.5 kV的耐压设计;此外结合实际应用需求,对器件的开通特性进行了仿真模拟。在4英寸(1英寸=2.54 cm)SiC工艺平台制备了6.5 kV SiC光控晶闸管,并对器件性能进行了测试。测试结果显示,芯片击穿电压超过6.5 kV,在4 kV电源电压以及365 nm波长紫外光触发的条件下,器件导通延迟约为200 ns,脉冲峰值电流约为2.1 kA,最大导通电流变化率(di/dt)达到6.3 kA/μs,测试结果与仿真模拟结果基本一致。

关键词：碳化硅(SiC) 光控晶闸管(LTT) 脉冲开关击穿电压电流变化率(di/dt)

A High Performance Terahertz Waveguide Detector Based on a Low-Barrier Diode

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Chinese Physics Letters 2016年第6期33卷 6-8页

作者：任田昊张勇延波徐锐敏杨成樾周静涛金智 Department of Microwave IC Institute of MicroelectronicsChinese Academy of Sciences School of Electronic Engineering University of Electronic Science and Technology of China

A Schottky barrier diode with low-barrier is presented, based on which a terahertz waveguide detector working at 500-600 GHz is designed and fabricated. By using the InGaAs/InP material system, the feature of the low barrier is obtained which greatly improves the performance of the detector. The measured typical voltage responsivity is about 900 V/W at 50-560 OHz and is about 400 V/W at 560 600 GHz. The proposed broadband waveguide detector has the characteristics of simple structure, compact size, low cost and high performance, and can be used in a variety of applications such as imaging, moleeuIar spectroscopy and atmospheric remote sensing.

关键词： SBD is of A High Performance Terahertz Waveguide Detector Based on a Low-Barrier Diode InGaAs in InP GHz on

A 330-500 GHz Zero-Biased Broadband Tripler Based on Terahertz Monolithic Integrated Circuits

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Chinese Physics Letters 2015年第2期32卷 31-34页

A 330-500 GHz zero-biased broadband monolithic integrated tripler is reported. The measured results show that the maximum efficiency and the maximum output power are 2% and 194μW at 348 GHz. The saturation characteristic test shows that the output i dB compression point is about -8.5 dBm at 334 GHz and the maximum efficiency is obtained at the point, which is slightly below the 1 dB compression point. Compared with the conventional hybrid integrated circuit, a major advantage of the monolithic integrated circuit is the significant improvement of reliability and consistency. In this work, a terahertz monolithic frequency multiplier at this band is designed and fabricated.

关键词： InP InGaAs A 330-500 GHz Zero-Biased Broadband Tripler Based on Terahertz Monolithic Integrated Circuits dBm SBD

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4H-SiC沟槽结势垒二极管研制

电工电能新技术 2018年第10期37卷 22-26,38页

作者：汤益丹董升旭杨成樾郭心宇白云中国科学院微电子研究所高频高压器件与集成研发中心北京100029 中国科学院大学北京100049

优化设计了1200V 4H-SiC沟槽结势垒二极管(TJBS)主结处的沟槽结构,将主结范围内间隔刻槽的槽下、槽间进行P型注入形成结势垒,纵向增加了结势垒面积,从而在反向时可以有效利用主结承担更多电压,并有利于反向时耗尽区向终端区的扩展。通过... 详细信息

优化设计了1200V 4H-SiC沟槽结势垒二极管(TJBS)主结处的沟槽结构,将主结范围内间隔刻槽的槽下、槽间进行P型注入形成结势垒,纵向增加了结势垒面积,从而在反向时可以有效利用主结承担更多电压,并有利于反向时耗尽区向终端区的扩展。通过Silvaco二维仿真软件对主结处的沟槽结构进行优化设计,其优化结构仿真击穿电压高达1843V。并实际制作了此优化结构TJBS,结果表明其反向击穿特性优于传统沟槽结构。

关键词： 4H-SiC 沟槽结势垒二极管主结耐压特性

10 kV P沟道SiC IGBT终端结构优化设计与实现

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电源学报 2023年第1期21卷 202-207页

作者：冯旺刘新宇田晓丽杨雨郑昌伟杨成樾中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学微电子学院北京100049 株洲中车时代半导体有限公司株洲412001

提出采用五区多重场限环FRM-FLRs(five-region multistep field limiting rings)终端设计并流片,研制10 kV P沟道碳化硅绝缘栅双极晶体管SiC IGBT(silicon carbide insulated gate bipolar transistor)终端。通过Silvaco TCAD软件仿真,对比研究传统等间距场限环ES-FLRs(equally spaced field limiting rings)终端和五区多重场限环终端对器件击穿特性的影响。仿真结果表明,五区多重场限环终端具有更均衡的近表面电场分布,减缓电场集中,优化空间电荷区横向扩展,且击穿电压可达到14.5 kV,而等间距场限环终端击穿电压仅为7.5 kV。同时,分别对五区多重场限环终端,以及采用此终端结构的P沟道SiC IGBT进行流片验证。测试结果表明,五区多重场限环终端可以实现12.2 kV的击穿电压;P沟道SiC IGBT的击穿电压达到10 kV时,漏电流小于300 nA,并且栅源电压为-20 V,集电极正向电流为-10 A时,器件的正向导通压降为-8 V。

关键词：碳化硅绝缘栅双极晶体管五区多重场限环击穿电压

不同退火温度下Mo/4H-SiC肖特基接触界面特性分析

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半导体技术 2018年第7期43卷 523-528页

作者：董升旭白云杨成樾汤益丹陈宏田晓丽刘新宇中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学北京100049

为研究退火温度对肖特基接触界面特性的影响,在不同温度下测试了不同退火温度处理的Mo/4H-SiC肖特基接触的I-V及C-V特性。根据金属-绝缘层-半导体（MIS）结构二极管模型理论,认为在金属与半导体间存在薄介质层,通过估算介质层电容值,得... 详细信息

为研究退火温度对肖特基接触界面特性的影响,在不同温度下测试了不同退火温度处理的Mo/4H-SiC肖特基接触的I-V及C-V特性。根据金属-绝缘层-半导体（MIS）结构二极管模型理论,认为在金属与半导体间存在薄介质层,通过估算介质层电容值,得到了肖特基接触界面态密度（N_（ss））的能级分布情况,N_（ss）约为1012eV^（-1）·cm^（-2）量级。退火温度升高,N_（ss）的能级分布靠近导带底;测试温度升高,N（ss）增加且其能级分布远离导带底。利用X射线光电子能谱（XPS）分析表征肖特基接触界面态化学组分,分析结果证实接触界面存在SiO。SiO组分随退火温度的升高而减少,在退火温度为500℃及以上时检测到Mo—C成分,说明Mo与4H-SiC发生反应。

关键词： 4H-SiC 肖特基接触 X射线光电子能谱(XPS) 退火温度测试温度界面态密度