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8英寸SiC晶圆制备与外延应用

人工晶体学报 2024年第10期 1712-1719页

作者：韩景瑞李锡光李咏梅王垚浩张清纯李达施建新闫鸿磊韩跃斌丁雄杰广东天域半导体股份有限公司广州南砂晶圆半导体技术有限公司清纯半导体(宁波)有限公司芯三代半导体科技(苏州)股份有限公司

碳化硅（SiC）是制作高温、高频、大功率电子器件的理想电子材料之一，近20年来随着SiC材料加工技术的不断提升，其应用领域不断扩大。目前SiC芯片的制备仍然以6英寸（1英寸=25.4 mm）晶圆为主，但是行业龙头企业已经开始研发基于8英寸... 详细信息

碳化硅（SiC）是制作高温、高频、大功率电子器件的理想电子材料之一，近20年来随着SiC材料加工技术的不断提升，其应用领域不断扩大。目前SiC芯片的制备仍然以6英寸（1英寸=25.4 mm）晶圆为主，但是行业龙头企业已经开始研发基于8英寸SiC晶圆的下一代器件和芯片。本研究联合国内SiC产业链上、下游龙头企业，推进8英寸SiC芯片国产研发，尤其是关键的晶圆制备和外延应用环节。本文采用扩径生长法制备了8英寸导电型4H-SiC衬底晶圆，其平均基平面位错（BPD）密度低至251 cm-2,平均螺位错（TSD）密度小于1 cm-2,实现了近“零TSD”和低BPD密度的8英寸导电型4H-SiC衬底晶圆的制备，可以满足生产需要。采用国产8英寸外延设备和开发工艺包，实现了速率为68.66μm/h的快速外延生长，厚度不均匀性为0.89%,掺杂不均匀性为2.05%,这两个指标已经达到了优良6英寸外延膜的水平，完全可以满足生产需要。与国外已发布的8英寸外延结果对比，厚度和掺杂均匀性均优于国外数据，而缺陷密度只有国外数据的1/4。本文设计和实施了多片重复性试验，验证了8英寸外延的稳定性。

关键词：碳化硅 8英寸晶圆外延缺陷密度掺杂均匀性

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碳化硅同质外延质量影响因素的分析与综述

人工晶体学报 2024年第2期53卷 210-217页

作者：郭钰刘春俊张新河沈鹏远张博娄艳芳彭同华杨建北京天科合达半导体股份有限公司北京102600 深圳市重投天科半导体有限公司深圳518108

碳化硅(SiC)外延质量会直接影响器件的性能和使用寿命,在SiC器件应用中起到关键作用。SiC外延质量一方面受衬底质量的影响,例如衬底的堆垛层错(SF)会贯穿到外延层中形成条状层错(BSF),螺位错(TSD)会贯穿到外延层中形成坑点或Frank型层错... 详细信息

碳化硅(SiC)外延质量会直接影响器件的性能和使用寿命,在SiC器件应用中起到关键作用。SiC外延质量一方面受衬底质量的影响,例如衬底的堆垛层错(SF)会贯穿到外延层中形成条状层错(BSF),螺位错(TSD)会贯穿到外延层中形成坑点或Frank型层错(Frank SF)等。另一方面受到外延工艺的影响,如在外延过程中衬底的基平面位错(BPD)受应力等条件作用会滑移形成Σ形基平面位错(Σ-BPD),衬底的TSD或刃位错(TED)会衍生为腐蚀坑(Pits),以及新产生SF和硅滴等。因此,获得高质量的SiC外延晶片需要从优选SiC衬底和优化外延工艺两方面入手。本文对外延生长过程中晶体缺陷如何转化并影响器件性能进行了系统分析和综述,并基于北京天科合达半导体股份有限公司量产的高质量6英寸SiC衬底,探讨了常见缺陷,如BPD、层错、硅滴和Pits等的形成机理及其控制技术,并对Σ-BPD的产生机理和消除方法进行研究,最终获得了片内厚度和浓度均匀性良好、缺陷密度低的外延产品,完成了650和1 200 V外延片产品的开发和产业化工作。

关键词：碳化硅同质外延外延生长缺陷位错小坑

界面工程调控石墨烯/氮化镓紫外光电探测性能研究(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第3期61卷 1-6页

作者：高芳亮陈坤刘青王幸福杨纪锐徐明俊贺宇浩石宇豪许腾文阳志超李述体华南师范大学半导体科学与技术学院广东广州510631 东莞南方半导体科技有限公司广东东莞523781

界面工程是提高光电探测器性能的有效方法之一。报道了基于界面工程调控的石墨烯(Gr,2D)/GaN(3D)范德瓦耳斯异质结紫外光电探测器。GaN吸收光子产生电子空穴对,并在内建电场作用下发生分离。其中,光生空穴利用隧穿效应向Gr一侧迁移,而... 详细信息

界面工程是提高光电探测器性能的有效方法之一。报道了基于界面工程调控的石墨烯(Gr,2D)/GaN(3D)范德瓦耳斯异质结紫外光电探测器。GaN吸收光子产生电子空穴对,并在内建电场作用下发生分离。其中,光生空穴利用隧穿效应向Gr一侧迁移,而光生电子向GaN一侧迁移。在较高的电场驱动下,载流子将发生碰撞,造成光电流倍增,使得器件的光吸收效率与光电转化效率有明显提升。因此,器件在-2 V偏压条件和5μW/cm^(2)紫外光照射下,展示出较高的响应度(395.2 A/W)和较大的探测率(4.425×10^(15)Jones)值。该研究丰富了界面工程技术在Gr基紫外光电探测器的应用,为制备高性能紫外探测器提供了可能。

关键词：氮化镓二维/三维金属有机化学气相沉积紫外探测器

一种基于PJFET输入的高压摆率集成运算放大器

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半导体技术 2024年第3期49卷 272-278页

作者：张子扬贵州振华风光半导体股份有限公司贵阳550018

基于双极型集成工艺设计并制作了一种高压摆率、低输入偏置电流、低输入失调电流的运算放大器。输入级采用p沟道结型场效应晶体管(PJFET)共源结构,有利于减小输入偏置电流,提高信号接收的灵敏度,实现高输入阻抗、低偏置电流、低输入失... 详细信息

基于双极型集成工艺设计并制作了一种高压摆率、低输入偏置电流、低输入失调电流的运算放大器。输入级采用p沟道结型场效应晶体管(PJFET)共源结构,有利于减小输入偏置电流,提高信号接收的灵敏度,实现高输入阻抗、低偏置电流、低输入失调电流和高压摆率。增益级采用常规的共射放大电路结构。输出级采用互补推挽输出结构,提升了驱动负载的能力,并克服交越失真。测试结果表明:在电源电压±15 V、25℃环境温度下,开环电压增益为114.49 dB,正压摆率为12.33 V/μs,负压摆率为-9.76 V/μs,输入偏置电流为42.52 pA,输入失调电流为4.23 pA,输出电压摆幅为-13.56~14.16 V,共模抑制比为105.56 dB,电源抑制比为107.91 dB。

关键词： PJFET输入级双极型高压摆率宽频带低失调电流

界面工程调控石墨烯/氮化镓紫外光电探测性能研究（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第3期 21-26页

作者：高芳亮陈坤刘青王幸福杨纪锐徐明俊贺宇浩石宇豪许腾文阳志超李述体华南师范大学半导体科学与技术学院东莞南方半导体科技有限公司

界面工程是提高光电探测器性能的有效方法之一。报道了基于界面工程调控的石墨烯(Gr,2D)/GaN(3D)范德瓦耳斯异质结紫外光电探测器。GaN吸收光子产生电子空穴对，并在内建电场作用下发生分离。其中，光生空穴利用隧穿效应向Gr一侧迁移，... 详细信息

界面工程是提高光电探测器性能的有效方法之一。报道了基于界面工程调控的石墨烯(Gr,2D)/GaN(3D)范德瓦耳斯异质结紫外光电探测器。GaN吸收光子产生电子空穴对，并在内建电场作用下发生分离。其中，光生空穴利用隧穿效应向Gr一侧迁移，而光生电子向GaN一侧迁移。在较高的电场驱动下，载流子将发生碰撞，造成光电流倍增，使得器件的光吸收效率与光电转化效率有明显提升。因此，器件在-2 V偏压条件和5μW/cm2紫外光照射下，展示出较高的响应度(395.2 A/W)和较大的探测率(4.425×1015Jones)值。该研究丰富了界面工程技术在Gr基紫外光电探测器的应用，为制备高性能紫外探测器提供了可能。

关键词：氮化镓二维/三维金属有机化学气相沉积紫外探测器

功率金属-氧化物半导体场效应晶体管静电放电栅源电容解析模型的建立

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物理学报 2024年第11期73卷 346-359页

作者：苏乐王彩琳谭在超罗寅杨武华张超西安理工大学电子工程系西安710048 苏州锴威特半导体股份有限公司张家港215600

在实际静电放电测试时,发现各种功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的静电放电测试结果均呈现出正反向耐压不对称现象,而人体与器件接触时的静电放电过程是不区分正反向的.正反向耐压差异较大对于功率MOSFET或作为静电放电保护... 详细信息

在实际静电放电测试时,发现各种功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的静电放电测试结果均呈现出正反向耐压不对称现象,而人体与器件接触时的静电放电过程是不区分正反向的.正反向耐压差异较大对于功率MOSFET或作为静电放电保护器件来说都是无法接受的,其造成器件失效的问题格外凸显.本文通过建立SGT-MOSFET,VUMOSFET和VDMOS在静电放电正反向电压下的栅源电容解析模型,对比分析了三种功率MOSFET器件静电放电正反向耐压不对称及其比值不同的原因,为器件的静电放电测试及可靠性分析提供了理论依据.

关键词：功率金属-氧化物半导体场效应晶体管静电放电栅源电容解析模型

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一种组合式宽输入高效率DC-DC变换器

电机与控制学报 2024年第3期28卷 13-23页

作者：李劲晖贲洪奇朱俊函宁继超哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江哈尔滨150001 华为技术股份有限公司广东东莞523000

针对车载DC-DC变换器输入电压变化范围大的问题,提出一种组合式宽输入高效率DC-DC变换器。该变换器包括飞跨电容(FC)型三电平Buck电路和LLC谐振电路两部分,FC三电平Buck电路输出端口与LLC谐振电路输入端口串联,通过控制FC三电平Buck电... 详细信息

针对车载DC-DC变换器输入电压变化范围大的问题,提出一种组合式宽输入高效率DC-DC变换器。该变换器包括飞跨电容(FC)型三电平Buck电路和LLC谐振电路两部分,FC三电平Buck电路输出端口与LLC谐振电路输入端口串联,通过控制FC三电平Buck电路占空比实现输出电压调节以适应宽输入电压范围,同时三电平结构降低了开关管电压应力、减小了损耗;LLC谐振电路传输负载所需全部功率,采用定频开环控制以获得高效率和稳定增益,同时实现了电气隔离。详细分析了组合式变换器的拓扑结构、直流增益以及工作效率,并与相同电路构成的级联式变换器进行了效率特性对比,根据组合式变换器的拓扑结构和工作特性,提出一种解耦控制策略,实现输出电压稳定和飞跨电容电压平衡,最后搭建了一个200~400 V输入、12 V/20 A输出的实验电路进行验证,实验结果表明所提组合式变换器的正确性和可行性。

关键词：组合式变换器飞跨电容型三电平Buck LLC 宽输入电压范围高效率解耦控制

基于衍生化3-氨基-2-恶唑烷酮的夹心酶联免疫分析

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食品科学 2024年第6期45卷 271-276页

作者：张世伟吴会玲周迎春王炳志杨星星杜业刚汤璐冯荣虎郭继平深圳市计量质量检测研究院广东深圳518000 深圳市易瑞生物技术股份有限公司广东深圳518000

建立一种3-氨基-2-恶唑烷酮(3-amino-2-oxazolidinone,AOZ)夹心免疫检测方法。通过1,6-己二醇连接2-硝基-4-羧基苯甲醛和生物素合成针对AOZ的新型衍生试剂。在样品前处理时加入衍生试剂可对AOZ进行衍生,衍生产率为89%。在酶标板上包被抗... 详细信息

建立一种3-氨基-2-恶唑烷酮(3-amino-2-oxazolidinone,AOZ)夹心免疫检测方法。通过1,6-己二醇连接2-硝基-4-羧基苯甲醛和生物素合成针对AOZ的新型衍生试剂。在样品前处理时加入衍生试剂可对AOZ进行衍生,衍生产率为89%。在酶标板上包被抗AOZ单克隆抗体并以辣根过氧化物酶标记的亲和素或抗生物素抗体作为第二结合物可实现AOZ的夹心酶联免疫吸附检测(enzyme-linked immunosorbnent assay,ELISA)。从实际应用的角度,得到双抗夹心和抗体-亲和素夹心模式下两个表位的极限距离,分别为12Å和13Å,理想距离分别为16Å和17Å。在双抗夹心和抗体-亲和素夹心模式下的检出限分别达到1.8 pg/mL和0.8 pg/mL(以AOZ质量浓度计),相对于竞争ELISA,其灵敏度最高提高了25倍。平均回收率为73%~85%,平均相对标准偏差为9.0%。

关键词： 3-氨基-2-恶唑烷酮夹心酶联免疫分析表位间隔距离辣根过氧化物酶标记亲和素

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基坑开挖卸荷对下卧隧道压力拱的影响研究

地下空间与工程学报 2024年第5期20卷 1686-1694,1716页

作者：张文正李星汪洋薛尚铃中冶赛迪工程技术股份有限公司重庆400013

城市地下空间的开发与利用日益增多,运营的城市隧道周边不可避免地需要开挖,而隧道上方基坑的开挖卸荷对既有隧道压力拱的形成存在较大影响。针对前人研究,总结了基坑开挖3种卸荷比模型,并依据压力拱内外边界判别方法,通过数值模拟研究... 详细信息

城市地下空间的开发与利用日益增多,运营的城市隧道周边不可避免地需要开挖,而隧道上方基坑的开挖卸荷对既有隧道压力拱的形成存在较大影响。针对前人研究,总结了基坑开挖3种卸荷比模型,并依据压力拱内外边界判别方法,通过数值模拟研究了基坑开挖卸荷对下卧隧道压力拱形成的影响作用。结果表明:隧道拱顶岩土体受到上方基坑两侧岩土体侧压力的综合作用,相较于一维卸荷比N 1,二维卸荷比N 2与压力拱边界的相关性更为显著。基于基坑开挖对下卧隧道压力拱形成的影响分析,提出了基坑开挖卸荷的工程影响分区,即一般影响区、次要影响区、显著影响区、强烈影响区;基坑开挖宽度L不大于D且基坑开挖深度h小于0.15H时,视为一般影响区;基坑开挖宽度L不大于D且基坑开挖深度h介于0.15H与0.225H之间时,视为显著影响区;基坑开挖宽度L大于D且其二维卸荷比N 2小于0.33时,视为次要影响区;基坑开挖的二维卸荷比N 2不小于0.33时,视为强烈影响区。

关键词：压力拱卸荷比基坑开挖下卧隧道