功率高压MOS器件关键技术与应用.doc

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1、国家科学技术进步奖公示材料项目名称：功率高压MOS器件关键技术与应用推荐单位意见推荐意见：该成果深究功率高压MOS器件的耐压与比导通电阻之制约关系，建立功率高压MOS器件优化设计理论，其中非全耗尽新模式和R-阱全域优化法实现功率MOS器件更低比导通电阻；等效衬底模型揭示衬底辅助耗尽效应的物理机制，获得理想衬底条件提高耐压。提出横向功率高压MOS器件衬底终端技术，解决小曲率导致的低耐压瓶颈问题。据此，发明并研制出两类新型功率高压MOS器件。该成果创建国内首个功率高压超结MOS器件量产平台暨全球首个深槽工艺8英寸

2、超结MOS器件代工平台；建立超低比导通电阻700VBCD量产平台和功率高压SOI量产代工平台。相关工艺平台已为全球230余家企业提供芯片量产代工服务，并为三星、飞利浦等知名整机厂家提供半导体芯片生产服务。应装备急需，研制出系列SOI高压集成电路芯片及硅基高压栅驱动芯片，装备于飞机、雷达、电台等，提高了装备性能。该成果发表论文138篇，含SCI收录71篇，申请美国、中国发明专利140项，其中已授权美国专利4项、中国发明专利66项。提出的理论和技术具有普适性，器件结构为国际先进，部分指标达到国际领先。创建的工艺平

3、台推动了我国功率半导体行业的发展，仅平台所产LED照明驱动芯片累计销售50亿颗，市场占有率位列LED照明驱动芯片市场全球第一名，直接经济效益超过30亿元，经济和社会效益很好。为国内外培养大批功率半导体领域专业技术人才，并促进成果完成单位成为功率半导体领域国内一流、国际知名强队。推荐该项目为国家科学技术进步奖一等奖。项目简介本成果属国家重点发展的新一代信息技术领域和半导体器件与技术学科。功率半导体是节能减排的核心和基础，75%以上的电能需其变换后才能使用。本成果研究的功率高压MOS器件是功率半导体的主流器件，也

4、是其单一市场容量最大的器件。功率高压MOS器件的两个最基本参数是击穿电压VB和比导通电阻Ron,sp，二者极限关系的科学问题一直是研究热点。早在2000年，成果主要完成人就对功率超结MOS器件的安全工作区进行研究，被誉为开拓性工作。积十余载创新研究，本成果提出功率高压MOS器件的一项理论、一项关键技术和两类新结构，并创建三个量产工艺平台。其创新点分述如下：13（一）提出功率高压MOS器件电荷平衡理论提出功率高压MOS器件的电荷平衡理论：包括新工作模式、R-阱全域优化法和等效衬底模型。该理论揭示复杂电荷场调制机

5、理，获得功率高压MOS器件三维势场、Ron,sp全域函数分布和结构参数定量设计式。该理论普适于功率高压MOS器件优化设计。（二）创建功率高压MOS器件衬底终端技术基于上述理论，创建功率高压MOS器件衬底终端技术，削弱电场集中效应，突破小曲率耐压瓶颈，实现衬底终端的新电荷平衡，大幅提升器件耐压。该技术与常规BCD工艺兼容，兼具高性能、低成本之优点。（三）发明并研制出两类功率高压MOS器件在上述理论和技术指导下，发明横向表面低阻器件和纵向低损耗器件两类新结构。研制出超结型和表面高掺杂型两种横向高压MOS器件，前者

6、耐压达到业界报道最高实验值，后者Ron,sp性能达到国际领先。（四）首创三个产业链量产平台创建校企“强-强”合作模式，实现“一流设计+一流代工”。建立全球首个8英寸深槽工艺功率超结MOS器件代工平台，也是国内第一个超结MOS器件量产平台；建立超低Ron,sp700VBCD量产平台和高压SOI量产代工平台。（五）推动中国功率半导体行业进步，促进中国制造2025成果推动中国功率半导体行业技术升级，产品换代，实现跨越式发展；关键技术用于三星、Philips等国际知名用户产品，相关平台已为全球230余家企业提供芯片量

7、产代工服务。仅利用平台量产的LED照明芯片，累计销售50亿颗，市场占有率位列全球第一，用于Philips、GE等全球200余家客户。成果发表论文138篇，含SCI收录71篇，申请国际、国内发明专利140项，其中已授权美国专利4项、中国发明专利66项；成果针对功率半导体领域市场容量最大的功率高压MOS器件开展研究，所提出的理论和技术具有普适性，器件结构为国际先进，部分指标达到国际领先；创建的工艺平台推动了我国功率半导体行业的发展，仅所产LED照明驱动芯片累计销售50亿颗，为全球第一；直接经济效益超过30亿元，取

8、得很好的经济和社会效益。成果完成团队已培养博士46名、硕士500余名，他们已成为国内外功率半导体领域骨干；完成单位已成为国内一流、国际强队，并将为国际国内功率半导体的发展作出更大贡献。13客观评价（1）科技成果鉴定①川科鉴字[2016]第48号提出的理论对功率半导体电荷平衡器件设计具有普适性；基于该理论研制的横向高压器件整体技术达到国际先进水平，其中高压DMOS器件耐压与比导通电阻优化设计技术居于国