江苏省“十四五”时期重点出版物出版规划项目丨宽禁带功率半导体器件可靠性

学术 2024-10-28 11:17 江苏

随着新能源交通、智能电网、航空航天、军事装备等领域的迅猛发展，对于功率半导体器件的要求也在不断提高。基于硅材料的功率半导体器件经过半个多世纪的发展，性能已接近物理极限，而以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表的第三代宽禁带功率半导体器件的发展显得至关重要。

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》在“加强原创性引领性科技攻关”部分明确提出了“碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展”。

目前，国内外在SiC二极管、MOSFET以及GaN HEMT等宽禁带功率器件设计及制备的关键技术上已逐步突破，但高温高压偏置、大电流冲击及开关瞬时尖峰等恶劣电热应力造成的器件过早失效问题，成为制约其进一步发展的瓶颈，也使得宽禁带功率器件的可靠性问题成为国内外研究机构和产业界关注的焦点。

东南大学国家ASIC工程技术研究中心长期致力于功率半导体器件及集成电路相关基础理论和关键技术的研究。十多年来，团队围绕国家重大战略需求，在宽禁带功率器件可靠性技术方面取得了显著研究进展，发表了70余篇权威期刊和顶级会议论文，获得50余项中美日发明专利授权，相关成果也得到了较好的转化应用。

Part.1

本书介绍

为了对研究工作进行阶段性总结，并为从事宽禁带功率器件研究的同行提供参考和借鉴，推动我国功率半导体行业发展，东南大学国家ASIC工程技术研究中心精心编著了《宽禁带功率半导体器件可靠性》一书。

本书详细阐述了宽禁带功率器件在电热应力下的可靠性损伤探测表征方法，从宏观和微观两个层面为分析器件损伤位置和机理提供有力工具。对于SiC功率MOSFET器件，深入揭示了在高温偏置、雪崩冲击、短路冲击、体二极管续流等恶劣电热冲击下的可靠性机理，并介绍了多种高可靠的新结构，如台阶栅、浮空浅P阱等。对于GaN功率HEMT器件，同样阐述了在高温偏置、阻性和感性负载开关、短路冲击等电热应力下的可靠性机理，以及混合栅极、极化超结等高可靠新结构。此外，本书还构建了碳化硅、氮化镓功率器件电学特性SPICE模型，并基于前期可靠性研究成果建立了两类宽禁带器件的可靠性寿命模型，最后介绍了寿命模型与电学特性SPICE模型的EDA软件集成。

Part.2

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