信息科學(xué)與工程學(xué)院集成電路團(tuán)隊提出一種超級場板技術(shù)，大幅提升了橫向絕緣柵雙極型晶體管（LIGBT）的耐壓能力，使其接近了理論極限。相關(guān)成果以“A 500V Super Field Plate LIGBT with Excellent Voltage Blocking Capability”為題發(fā)表于集成電路領(lǐng)域頂級期刊IEEE Electron Device Letters，論文第一單位為濟(jì)南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，張春偉老師為第一作者，李陽老師為通訊作者。

LIGBT兼具M(jìn)OS管的集成度高、易驅(qū)動的優(yōu)點和BJT電流能力強(qiáng)、高輸出功率的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于新能源汽車、軌道交通、白色家電、工業(yè)控制等領(lǐng)域，被譽(yù)為電力電子裝備的“心臟”以及高效節(jié)能減排的主力軍，其關(guān)鍵核心技術(shù)研究受到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。該工作針對LIGBT的耐壓能力和電流能力提出了一種世界先進(jìn)的設(shè)計技術(shù)。

團(tuán)隊針對LIGBT器件耐受高電壓的關(guān)鍵能力，從器件雪崩擊穿的本質(zhì)出發(fā)，根據(jù)電荷對電場影響的物理機(jī)制，設(shè)計出一種感應(yīng)電荷量可控的超級場板技術(shù)。該技術(shù)利用器件場板與漂移區(qū)間形成的寄生電容，以及互連金屬間的寄生電容形成串聯(lián)電容結(jié)構(gòu)，通過設(shè)計寄生電容設(shè)計控制器件耐壓狀態(tài)下的感應(yīng)電荷量，并基于電荷平衡理論推導(dǎo)出了超級場板的參數(shù)設(shè)計方法，基于500V耐壓等級的LIGBT實驗結(jié)果顯示，超級場板實現(xiàn)了均勻電場分布，將器件耐壓能力提升了38.1%，達(dá)到了18.8V/μm，與目前最先進(jìn)的超結(jié)技術(shù)耐壓能力持平，但是，本工作所提出的超級場板技術(shù)額外具有無需占用漂移區(qū)、無需P型摻雜工藝、適用于第三代半導(dǎo)體器件GaN-HEMT等優(yōu)點，因此，該技術(shù)相比現(xiàn)有技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢，對未來功率器件的發(fā)展具有重要推動作用。

超級場板LIGBT器件結(jié)構(gòu)示意圖（上）及耐壓能力測試結(jié)果（下）

濟(jì)南大學(xué)集成電路團(tuán)隊主要開展功率半導(dǎo)體芯片、第三代半導(dǎo)體芯片、神經(jīng)形態(tài)芯片、智能感知系統(tǒng)等新型器件、電路及系統(tǒng)研究。該工作得到了國家自然科學(xué)基金面上項目、山東省自然科學(xué)基金、濟(jì)南市市校融合發(fā)展專項等項目的支持。

撰稿：張春偉    編輯：張雅靜    編審：張偉