GaN-on-SOI半决赛;SiC通道助推器。
GaN-on-SOI权力半决赛
在最近的IEEE国际电子设备会议(IEDM),Imec和KU鲁汶发表了一篇论文在出(GaN)绝缘体(SOI)技术发展中氮化镓功率使用设备。
GaN-on-SOI技术,研究人员开发了一个200伏特的氮化镓功率半导体器件与集成的驱动程序和快速切换的性能。
氮化镓,二进制III-V材料,是一种宽禁带的技术,这意味着它比硅基电力设备更快更有效。GaN击穿场强的10倍,比硅电子迁移率的两倍。
在一个氮化镓功率半流,薄薄的一层氮化铝(AlN)沉积在硅衬底。一层氮化镓生长的层。源,大门和排水形成氮化镓层,形成氮化镓功率半。
氮化镓半决赛是针对不同的市场。一些厂商竞争的低电压段从15到200伏特。其他竞争在600 - 650,和900伏特的市场。
氮化镓功率半决赛面临一些挑战。“All-GaN力量ICs需要各个模块包括网格状、二极管、电容器、司机、空载控制、水平移动装置,脉冲宽度调制(PWM),诊断和保护电路,监管者,能带隙参考,自举电路,等等做了许多努力来集成这些单个或多个模块GaN-on-Si(硅),“王向东说李IEDM Imec的纸。“然而,all-GaN ICs面临的挑战传统的硅衬底上首先缺乏有效的隔离,导致在网格状back-gating效应;其次,GaN pFET缺席的情况下,这是一个高性能的集成逻辑电路的瓶颈。”
这是GaN-on-SOI适合的地方。“GaN-on-SOI深沟隔离承诺对氮化镓功率集成电路(ic),突出的优势淘汰back-gating效果,有效的隔离,抑制寄生电感,和减少区域,”李说。
对于这个技术,研究人员使用200毫米SOI衬底。使用摘要化学汽相淀积(金属),Imec和KU鲁汶发达SOI衬底上的堆栈。200海里AlN的堆栈由成核层,3.25μm沃甘缓冲层,400 nm GaN通道层,12.5 nm沃甘阻挡层,和一个80纳米化学p-GaN层,根据研究人员。
“作为不同组件的HEMT, MIM电容器、2 d电阻器,和RTL逻辑已经成功co-integrated在这个平台上,”李说。“一名示威者200 - 48 v网格和v-to-1v单级巴克转换器GaN ICs这个技术平台的功能进行验证。”
SiC通道助推器
在IEDM,三菱和东京大学发表了一篇论文提高通道性能的碳化硅(SiC)的MOSFET。
研究人员使用了一种新的氧掺杂技术提高SiC场效电晶体的性能。
氮化镓,碳化硅是一种宽禁带材料,使其适合快速、高效功率半导体元件的应用。碳化硅是一种基于硅和碳的化合物半导体材料。击穿场强的10倍和3倍比硅更好的导热系数。
“一般电力电气系统既需要低罗恩和高Vth。罗恩有助于减少能量损失,低和高Vth提供更好的可控性。实现通道阻力相对较低(Rch),氮化过程通常是用于工业,因为这种技术实现足够稳定的Vth对积极的和/或负偏压温度应力。其他门氧化过程有助于降低Rch,但结果Vth比氮化,稳定不稳定”说野口Munetaka IEDM三菱的纸。
”另一方面,据报道,有一个严重Rch之间的权衡关系和Vth Si-face 4 h-sic mosfet被氮化,Rch增加严重高Vth地区/ 3 V。这个特性表明,超过一半的Rch可以减少高Vth地区如果这种平衡关系可以转移+ 1.2 V,”Munetaka说。
研究人员提出了一种新的渠道工程技术来打破这种平衡。他们展示了一种碳化硅MOSFET氧气掺杂在通道地区。
”与传统设备相比,O-doped通道被发现提供低通道电阻(Rch)和高阈值电压(Vth),预计从O作为深层次4 h-sic捐赠,“Munetaka说。“这部小说通过应用技术垂直4 h-sic mosfet,特定的阻力减少32%(罗恩)的高Vth 4.5 V。”
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