套装 集成电路先进技术 全5册 氮化镓电子器件热管理 氮化镓功率器件材料 应用及可靠性 氮化镓功率晶体管器件 氮化镓

商品名称：

集成电路先进技术 氮化镓电子器件热管理 氮化镓功率器件材料、应用及可靠性 氮化镓功率晶体管器件、电路与应用 SiCGaN功率半导体封装和可靠性评估技术 碳化硅器件工艺核心技术（全5册）

作 者：

菅沼 克昭; [美]亚历克斯？利多（Alex Lidow）等; [意]马特奥·梅内吉尼（Matteo Meneghini）等; [希]康斯坦丁·泽肯特斯(Konstantinos Zekentes) [俄] 康斯坦丁·瓦西列夫斯基(Konstantin Vasilevskiy)等; [美]马尔科·J.塔德尔（Marko J. Tadjer） 特拉维斯·J.安德森（Travis J. Anderson）

市 场 价：

710.00元

ISBN 号：

9787111669531； 9787111695523； 9787111697558； 9787111741886； 9787111764557

出 版 社：

机械工业出版社

《SiC/GaN功率半导体封装和可靠性评估技术》

序

原书前言

作者名单

第1章绪言

1.1电力变换和功率半导体

1.2功率半导体封装及可靠性问题

参考文献

第2章宽禁带半导体功率器件的现状与封装

2.1电力电子学的概念

2.2宽禁带半导体的特性和功率器件

2.3功率器件的性能指数

2.4其他宽禁带半导体功率器件的现状

2.5宽禁带半导体封装技术的挑战

参考文献

第3章SiC/GaN功率半导体的发展

3.1SiC和GaN功率器件的概念

3.2SiC器件的特征（低导通电阻、高温、高速运行）

3.3SiC肖特基势垒二极管

3.4SiC晶体管

3.5SiC模块

3.6GaN功率器件的特征

3.7GaN功率器件的特性

3.8GaN功率器件的应用

参考文献

第4章引线键合技术

4.1引线键合技术的概念

4.2引线键合的种类

4.2.1引线键合方法

4.2.2键合机制

4.3引线键合处的可靠性

4.3.1功率模块疲劳破坏

4.3.2键合处的破坏现象

4.3.3键合处的裂纹扩展

4.3.4影响接头破坏的因素

4.4键合线材料

4.4.1铝合金线

4.4.2铜键合线

4.4.3银和镍材料作为键合线的适用性评估

4.4.4包层引线

4.5替代引线键合的其他连接技术

4.5.1铝带连接4.5.2引线框焊接

4.6结论

参考文献

第5章芯片贴装技术

5.1芯片贴装

5.2无铅高温焊料

5.3TLP键合

5.4金属烧结键合

5.5固相键合和应力迁移键合

5.6空洞

5.7未来展望

参考文献

第6章模塑树脂技术

6.1半导体封装的概念

6.2功率模块结构和适用材料

6.2.1壳装型功率模块

6.2.2模塑型

6.2.3功率模块封装的演变

6.3密封材料的特性要求

6.3.1绝缘性

6.3.2低热应力

6.3.3黏附性

6.3.4抗氧化性

6.3.5高散热

6.3.6流动性和成型性

6.3.7耐湿性和可靠性测试

6.4高耐热技术的发展现状

6.4.1高耐热硅酮树脂

6.4.2高耐热环氧树脂

6.4.3热固性酰亚胺树脂

6.4.4高耐热纳米复合材料

参考文献

第7章基板技术

7.1功率模块的演变和适用基板

7.2基板概要

7.2.1基板种类和分类

7.2.2陶瓷基板

7.2.3金属基底基板

7.3散热板/金属陶瓷复合材料

7.4SiC/GaN功率半导体基板的特性要求

7.5未来基板技术趋势

参考文献

第8章散热技术

8.1散热（冷却）技术的概念

8.2SiC/GaN功率半导体的特性以及与其散热相关的问题

8.2.1高温工况的应对方法

8.2.2针对发热密度增加的应对方法

8.3电气和电子设备的散热技术基础

8.4功率半导体散热应考虑的要求

8.5下一代功率半导体的散热理念

8.6有望应用于宽禁带半导体的散热技术

8.6.1导热路径的进步：直冷式冷却器

8.6.2散热结构的进步：双面散热模型

8.6.3热传导的进步：液体冷却用高性能翅片

8.7导热界面材料

8.7.1导热界面材料的概念

8.7.2下一代半导体的导热界面材料

8.7.3TIM所需的特性和问题

8.7.4高热导率填料系统

8.8实现高温工况

参考文献

第9章可靠性评估/检查技术

9.1功率半导体可靠性试验

9.2典型环境试验

9.2.1存储试验（高温低温）

9.2.2存储试验（高温高湿）

9.2.3温度循环试验

9.2.4高温工作寿命试验（高温反偏试验）

9.2.5高温高湿反偏寿命试验

9.3其他环境试验

9.3.1低压试验

9.3.2盐雾试验

9.3.3加湿+封装应力系列试验

9.4功率循环试验

9.4.1功率循环试验的种类

9.4.2功率循环试验的加载方式

9.4.3热阻

9.4.4试验装置所需的性能规格

9.5功率器件可靠性试验的检查方法

9.5.1X射线透射分析

9.5.2超声成像系统

9.5.3横截面观察

9.5.4锁相红外热分析

9.6材料热阻的评估

9.6.1包括界面热阻的导热特性（有效热导率）

9.6.2热特性评估系统的配置和测量原理

9.6.3热性能测量示例

9.7小结参考文献

第10章编后记

参考文献

《氮化镓功率晶体管——器件、电路与应用（原书第3版）》

译者序

原书前言

致谢

第1章 GaN技术概述1

1.1硅功率MOSFET（1976～2010年）1

1.2GaN基功率器件1

1.3GaN和SiC材料与硅材料的比较2

1.3.1禁带宽度Eg3

1.3.2临界电场Ecrit3

1.3.3导通电阻RDS（on）3

1.3.4二维电子气4

1.4GaN晶体管的基本结构5

1.4.1凹槽栅增强型结构6

1.4.2注入栅增强型结构7

1.4.3pGaN栅增强型结构7

1.4.4混合增强型结构7

1.4.5GaN HEMT反向导通8

1.5GaN晶体管的制备9

1.5.1衬底材料的选择9

1.5.2异质外延技术10

1.5.3晶圆处理11

1.5.4器件与外部的电气连接12

1.6GaN集成电路13

1.7本章小结16

参考文献16

第2章 GaN晶体管的电气特性19

2.1引言19

2.2器件的额定值19

2.2.1漏源电压19

2.3导通电阻RDS(on)23

2.4阈值电压25

2.5电容和电荷27

2.6反向传输29

2.7本章小结31

参考文献31

第3章 GaN晶体管的驱动特性33

3.1引言33

3.2栅极驱动电压34

3.3栅极驱动电阻36

3.4用于栅极注入晶体管的电容电流式栅极驱动电路37

3.5dv/dt抗扰度39

3.5.1导通时dv/dt控制39

3.5.2互补器件导通39

3.6di/dt抗扰度42

3.6.1器件导通和共源电感42

3.6.2关断状态器件di/dt43

3.7自举和浮动电源 43

3.8瞬态抗扰度46

3.9考虑高频因素48

3.10增强型GaN晶体管的栅极驱动器48

3.11共源共栅、直接驱动和高压配置49

3.11.1共源共栅器件49

3.11.2直接驱动器件51

3.11.3高压配置51

3.12本章小结52

参考文献52

第4章 GaN晶体管电路布局56

4.1引言56

4.2减小寄生电感56

4.3常规功率回路设计58

4.3.1横向功率回路设计58

4.3.2垂直功率回路设计59

4.4功率回路的优化59

4.4.1集成对于寄生效应的影响60

4.5并联GaN晶体管61

4.5.1单开关应用中的并联GaN晶体管61

4.5.2半桥应用中的并联GaN晶体管64

4.6本章小结66

参考文献67

第5章 GaN晶体管的建模和测量68

5.1引言68

5.2电学建模68

5.2.1建模基础68

5.2.2基础建模的局限性70

5.2.3电路模拟的局限性72

5.3GaN晶体管性能测量73

5.3.1电压测量要求75

5.3.2探测和测量技术77

5.3.3测量未接地参考信号79

5.3.4电流测量要求80

5.4本章小结80

参考文献81

第6章 散热管理83

6.1引言83

6.2热等效电路83

6.2.1引线框架封装中的热阻83

6.2.2芯片级封装中的热阻84

6.2.3结-环境热阻85

6.2.4瞬态热阻86

6.3使用散热片提高散热能力87

6.3.1散热片和热界面材料的选择87

6.3.2用于底部冷却的散热片附件88

6.3.3用于多边冷却的散热片附件89

6.4系统级热分析90

6.4.1具有分立GaN晶体管的功率级热模型90

6.4.2具有单片GaN集成电路的功率级热模型92

6.4.3多相系统的热模型93

6.4.4温度测量94

6.4.5实验表征96

6.4.6应用实例98

6.5本章小结101

参考文献102

第7章 硬开关拓扑105

7.1引言105

7.2硬开关损耗分析105

7.2.1GaN晶体管的硬开关过程106

7.2.2输出电容COSS损耗108

7.2.3导通重叠损耗110

7.2.4关断重叠损耗116

7.2.5栅极电荷QG损耗118

7.2.6反向导通损耗PSD118

7.2.7反向恢复电荷QRR损耗123

7.2.8硬开关品质因数123

7.3寄生电感对硬开关损耗的影响124

7.3.1共源电感LCS的影响125

7.3.2功率回路电感对器件损耗的影响126

7.4频率对磁特性的影响129

7.4.1变压器129

7.4.2电感130

7.5降压变换器实例130

7.5.1与实验测量值比较135

7.5.2考虑寄生电感136

7.6本章小结139

参考文献139

第8章 谐振和软开关变换器141

8.1引言141

8.2谐振与软开关技术141

8.2.1零电压开关和零电流开关141

8.2.2谐振DC-DC变换器142

8.2.3谐振网络组合142

8.2.4谐振网络工作原理143

8.2.5谐振开关单元144

8.2.6软开关DC-DC变换器144

8.3谐振和软开关应用中的关键器件参数145

8.3.1输出电荷QOSS145

8.3.2通过制造商数据表确定输出电荷145

8.3.3GaN晶体管和硅 MOSFET输出电荷比较147

8.3.4栅极电荷QG148

8.3.5谐振和软开关应用中栅极电荷的确定148

8.3.6GaN晶体管和硅MOSFET栅极电荷比较148

8.3.7GaN晶体管和硅 MOSFET性能指标比较149

8.4高频谐振总线变换器实例150

8.4.1谐振GaN和硅总线变换器设计152

8.4.2GaN和硅器件比较153

8.4.3零电压开关转换153

8.4.4效率和功率损耗比较155

8.4.5器件进一步改进对性能的影响157

8.5本章小结158

参考文献158

第9章 射频性能160

9.1引言160

9.2射频晶体管和开关晶体管的区别161

9.3射频基础知识162

9.4射频晶体管指标163

9.4.1射频晶体管高频特性的确定164

9.4.2考虑散热的脉冲测试165

9.4.3s参数分析166

9.5使用小信号s参数的放大器设计169

9.5.1条件稳定的双边晶体管放大器设计169

9.6放大器设计实例170

9.6.1匹配和偏置器的网络设计172

9.6.2实验验证174

9.7本章小结176

参考文献177

第10章 DC-DC功率变换179

10.1引言179

10.2非隔离DC-DC变换器179

10.2.1带分立器件的12VIN-1.2VOUT降压变换器179

10.2.212VIN-1VOUT单片半桥集成电路负载点模块183

10.2.3更高频12VIN单片半桥集成电路负载点模块185

10.2.428VIN-3.3VOUT负载点模块187

10.2.5大电流应用中带并联GaN晶体管的48VIN-12VOUT降压变换器187

《氮化镓功率器件——材料、应用及可靠性》

原书前言

第1章GaN的特性及优点1

1.1总体背景1

1.2GaN材料2

1.3极化效应5

1.4GaN基FET8

1.5天然超级结(NSJ)结构10

1.6导通电阻和击穿电压13

1.7低压器件14

1.8高压器件18

1.9GaN垂直功率器件的未来研究21

参考文献22

第2章衬底和材料24

2.1衬底概述25

2.2金属有机化学气相沉积26

2.2.1半绝缘(S.I.)的(Al,Ga)N层的制造28

2.2.2n型和p型掺杂29

2.2.3AlGaN/GaN异质结构30

2.3陷阱和色散31

2.4横向功率开关器件外延结构的制备31

2.4.1硅衬底上电流阻断层的沉积32

2.4.2碳化硅衬底上电流阻断层的沉积33

2.4.3蓝宝石衬底上电流阻断层的沉积33

2.4.4栅控层生长35

2.5垂直器件35

2.6展望39

2.6.1InAlN和AlInGaN垫座层39

2.6.2基于非c面GaN的器件40

参考文献41

第3章Si上GaN CMOS兼容工艺47

3.1Si上GaN外延47

3.2Si上GaN无Au工艺49

3.3无Au欧姆接触54

3.3.1AlGaN势垒层凹槽55

3.3.2欧姆合金优化55

3.3.3Ti/Al比56

3.3.4欧姆金属堆叠底部的Si层57

3.4Ga污染问题58

3.5结论61

参考文献61

第4章横向GaN器件的功率应用（从kHz到GHz）62

4.1简介62

4.2AlGaN/GaN HEMT的历史62

4.3色散的处理64

4.4用于毫米波的GaN66

4.5N极性GaN发展的历史回顾69

4.6电力电子中GaN的应用77

4.7结论83

参考文献83

第5章垂直GaN技术——材料、器件和应用91

5.1引言91

5.2器件拓扑93

5.2.1垂直器件与横向器件的比较93

5.3CAVET的演变95

5.4CAVET设计97

5.4.1器件成功运行所需的关键部分的讨论97

5.5CAVET的关键组成部分99

5.5.1电流阻断层103

5.5.2性能和成本105

5.6体GaN衬底的作用106

5.7RF应用的CAVET107

5.8结论107

参考文献108

第6章GaN基纳米线晶体管110

6.1简介110

6.1.1自下而上的纳米线器件：GaN纳米线场效应晶体管111

6.1.2自上而下的纳米线器件113

6.2三栅GaN功率MISFET114

6.2.1三栅GaN功率晶体管的其他考虑116

6.3用于RF应用的纳米线：增加gm的线性度120

6.4纳米结构的GaN肖特基势垒二极管122

6.4.1GaN SBD的纳米结构阳极123

6.5结论126

参考文献127

第7章深能级表征：电学和光学方法130

7.1简介130

7.2DLTS和DLOS基础131

7.2.1C-DLTS132

7.2.2C-DLOS133

7.2.3C-DLTS和C-DLOS对HEMT的适用性134

7.2.4I-DLTS和I-DLOS135

7.3DLTS和DLOS在GaN HEMT中的应用137

7.3.1利用填充脉冲对陷阱进行空间定位137

7.3.2利用测量偏差对陷阱进行空间定位140

7.3.3测量空间局限性的陷阱的其他方法142

7.4结论143

参考文献144

第8章GaN HEMT的建模：从器件级仿真到虚拟原型146

8.1简介146

8.2器件级仿真148

8.2.1脉冲模式行为149

8.3非优化的缓冲技术150

8.4优化的缓冲层工艺154

8.4.1AC电容155

8.4.2关断态击穿157

8.5Spice模型开发和校准159

8.6应用板的特性和仿真161

8.6.1正常关断pGaN晶体管163

8.6.2正常开启HEMT：共源共栅设计165

8.7结论170

参考文献171

第9章GaN基HEMT中限制性能的陷阱：从固有缺陷到常见杂质173

9.1表面相关的俘获177

9.2Fe掺杂的影响179

9.2.1深能级E2的特性及Fe掺杂的影响180

9.2.2E2陷阱的起源182

9.2.3电应力对俘获机制的影响183

9.3C掺杂的影响185

9.4金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMT)的俘获机制193

9.4.1正栅极偏压引起的俘获193

9.4.2快俘获和慢俘获机理分析195

9.4.3提高俘获效应的材料和沉积技术196

参考文献199

第10章硅上共源共栅GaNHEMT：结构、性能、制造和可靠性209

10.1共源共栅GaN HEMT的动机和结构209

10.2共源共栅GaN HEMT的功能和优点210

10.3共源共栅GaN HEMT的关键应用和性能优势211

10.3.1无二极管半桥结构211

10.3.2栅极驱动的考虑212

10.4市场上的产品213

10.5应用和主要性能优势214

10.5.1图腾柱功率因数校正（PFC）电路214

10.5.2PV逆变器215

10.5.3带GaN AC-DC PFC和全桥谐振开关LLC DC-DC变换器的一体式电源216

10.6共源共栅GaN HEMT的认证和可靠性217

10.6.1JEDEC认证218

10.6.2扩展的认证/可靠性测试218

10.6.3工作和本征寿命测试219

10.7卓越制造221

10.8单片上的E模式GaN222

10.9未来展望223

10.9.1下一代产品223

10.9.2知识产权考虑223

10.9.3小结223

参考文献224

第11章栅注入晶体管：E模式工作和电导率调制225

11.1GIT的工作原理225

11.2GIT的DC和开关性能228

11.3关于GIT可靠性的新研究231

11.4GIT在实际开关系统中的应用234

11.5面向未来电力电子的先进GIT技术237

11.6结论240

参考文献240

第12章氟注入E模式晶体管242

12.1简介：III-氮化物异质结构中的氟：Vth鲁棒性控制242

12.2氟注入的物理机制243

12.2.1F等离子体离子注入的原子模型243

12.2.2AlGaN/GaN异质结构中F离子的稳定性245

12.2.3F离子周围的电子结合能247

12.3F离子注入E模式GaNMIS—HEMT249

12.3.1GaN MIS—HEMT249

12.3.2带有部分凹槽的F离子注入势垒层的GaNMIS—HEMT252

12.3.3GaN智能功率芯片255

12.4结论259

参考文献260

第13章GaN高压功率晶体管的漂移效应262

13.1简介262

13.2漂移效应及其物理机制262

13.2.1概述262

13.2

《碳化硅器件工艺核心技术》

译者序

原书前言

作者简介

第1章 碳化硅表面清洗和腐蚀

1.1引言

1.2SiC的湿法化学清洗

1.2.1表面污染

1.2.2RCA、Piranha和HF清洗

1.3SiC的化学、电化学和热腐蚀

1.3.1化学腐蚀

1.3.2电化学腐蚀

1.3.3热腐蚀

1.4各种器件结构中SiC腐蚀的前景

1.4.1用于白光LED的荧光SiC

1.4.2褶皱镜

1.4.3用于生物医学应用的多孔SiC膜

1.4.4石墨烯纳米带

1.5总结

参考文献

第2章 碳化硅欧姆接触工艺和表征

2.1引言

2.2欧姆接触：定义、原理和对半导体参数的依赖性

2.3接触电阻率测量的方法、极限和精度

2.3.1TLM测量接触电阻率

2.3.2TLM约束

2.3.3TLM精度

2.3.4TLM测试结构设计和参数计算实例

2.4n型SiC欧姆接触制备

2.4.1n型SiC的镍基欧姆接触

2.4.2硅化镍欧姆接触的实用技巧和工艺兼容性

2.4.3n型SiC的无镍欧姆接触

2.4.4注入n型SiC欧姆接触的形成

2.5p型SiC的欧姆接触

2.5.1p型SiC的Al基和Al/Ti基接触

2.5.2制作p型SiC Al基和Al/Ti基接触的实用技巧

2.5.3p型SiC欧姆接触的其他金属化方案

2.5.4重掺杂p型SiC欧姆接触

2.6欧姆接触形成与SiC器件工艺的兼容性

2.6.1背面欧姆接触的激光退火

2.7SiC欧姆接触的保护和覆盖

2.8结论

参考文献

第3章 碳化硅肖特基接触：物理、技术和应用

3.1引言

3.2SiC肖特基接触的基础

3.2.1肖特基势垒的形成

3.2.2肖特基势垒高度的实验测定

3.2.3n型和p型SiC的肖特基势垒

3.2.44H-SiC肖特基二极管的正反向特性

3.3SiC肖特基势垒的不均匀性

3.3.1SBH不均匀性的实验证据

3.3.2非均匀肖特基接触建模

3.3.3肖特基势垒纳米级不均匀性的表征

3.4高压SiC肖特基二极管技术

3.4.1肖特基势垒二极管（SBD）

3.4.2结势垒肖特基(JBS)二极管

3.4.3导通电阻(RON)和击穿电压(VB)之间的折中

3.4.44H-SiC肖特基二极管的边缘终端结构

3.4.5SiC异质结二极管

3.5SiC肖特基二极管应用示例

3.5.1在电力电子领域的应用

3.5.2温度传感器

3.5.3UV探测器

3.6结论

参考文献

第4章 碳化硅功率器件的现状和前景

4.1引言

4.2材料和技术局限

4.2.1衬底和外延层

4.3器件类型和特性

4.3.1横向沟道JFET

4.3.2垂直沟道JFET

4.3.3双极SiC器件和BJT

4.3.4平面MOSFET（DMOSFET）

4.3.5沟槽MOSFET

4.4性能极限

4.4.1沟道迁移率

4.4.2沟槽MOSFET中的单元间距

4.5材料和技术曲线

4.5.1超结结构

4.5.2使用其他WBG材料的垂直器件

4.6系统优势及应用

4.7SiC电子学的挑战

4.8鲁棒性和可靠性

4.8.1表面电场控制

4.8.2栅氧化层可靠性

4.8.3阈值电压稳定性

4.8.4短路能力

4.8.5功率循环

4.8.6高温和潮湿环境下的直流存储

4.9结论和预测

参考文献

第5章 碳化硅发现、性能和技术的历史概述

5.1引言

5.2SiC的发现

5.2.1Acheson工艺

5.2.2自然界中的SiC

5.3SiC材料性能

5.3.1SiC的化学键和晶体结构

5.3.2SiC多型体的晶体结构和符号

5.3.3SiC多型体的稳定性、转化和丰度

5.3.4SiC的化学物理性质

5.3.5SiC的多型性和电性能

5.3.6SiC作为高温电子材料

5.3.7SiC作为大功率电子材料

5.4早期无线电技术中的SiC

5.5SiC的电致发光

5.6SiC变阻器

5.7Lely晶圆

5.8SiC体单晶生长

5.9SiC外延生长

5.10SiC电子工业的兴起

5.10.1Cree Research公司成立和第一款商用蓝光LED

5.10.2工业SiC晶圆生长

5.10.3SiC电力电子的前提条件和需求

5.10.44H-SiC多型体作为电力电子材料

5.10.54H-SiC单极功率器件

5.10.64H-SiC功率双极器件的发展

5.10.7SiC车用电力电子器件的出现

5.11结论

参考文献

第6章 碳化硅器件中的电介质：技术与应用

6.1引言

6.1.1界面俘获电荷效应及要求

6.1.2近界面陷阱效应

6.1.3SiC MOS界面的要求

6.2SiC器件工艺中的电介质

6.2.1SiC器件中的二氧化硅

6.2.2SiC器件中的氮化硅

6.2.3SiC器件中的高κ介质

6.3SiC器件工艺中使用的介质沉积方法

6.3.1SiC上电介质的等离子体增强化学气相沉积

6.3.2使用TEOS沉积氧化硅薄膜

6.3.3SiC器件中栅介质的原子层沉积

6.3.4SiC上沉积介质的致密化

6.3.5沉积方法小结

6.4SiC热氧化

6.4.1SiC氧化速率和改进的Deal-Grove模型

6.4.2SiC热氧化过程中引入的界面陷阱

6.4.3高温氧化

6.4.4低温氧化

6.4.5氧化后退火

6.4.6热氧化结论

6.5其他提高沟道迁移率的方法

6.5.1钠增强氧化

6.5.2反掺杂沟道区

6.5.3替代SiC晶面

6.6表面钝化

6.7总结

参考文献

第7章 碳化硅离子注入掺杂

7.1引言

7.2离子注入技术

7.2.1离子注入物理基础

7.2.2离子注入技术基础

7.3SiC离子注入的特性

7.3.1一般考虑

7.3.2SiC离子注入掺杂剂

7.3.3注入损伤

7.3.4热注入

7.3.5注入后退火、激活和扩散

7.3.6SiC器件要求

7.3.7其他SiC注入评论

7.4n型掺杂

7.4.1n-掺杂原子

7.4.2n型注入过程中的加热

7.5p型掺杂

7.5.1p型掺杂剂

7.5.2P型掺杂原子的扩散

7.5.3铝掺杂

7.5.4加热注入

7.6注入后退火

7.6.1快速热退火

7.6.2超高温常规退火（CA）和微波退火（MWA）

7.6.3激光退火

7.6.4其他技术

7.6.5铝注入后退火的优化

7.6.6表面粗糙度

7.6.7帽层

7.6.8电激活

7.7晶体质

《氮化镓电子器件热管理》

译者序

原书序

原书前言

第1章宽禁带半导体器件中的热问题

1.1器件工作状态下的热产生

1.1.1功率器件的工作状态

1.1.2射频器件的工作状态

1.2热对器件特性和工作状态的影响

1.2.1最大工作电流密度

1.2.2器件特性：载流子迁移率及电流崩塌效应

1.2.3可靠性及鲁棒性

1.2.4最高工作温度和结温

1.3宽禁带半导体器件热管理问题

1.3.1高导热材料的集成

1.3.2器件设计

1.3.3封装级热管理

1.4小结

致谢

参考文献

第2章氮化镓（GaN）及相关材料的第一性原理热输运建模

2.1引言

2.2建模机制

2.2.1结构

2.2.2声子

2.2.3非谐相互作用

2.2.4晶格热导率

2.2.5非本征声子散射

2.2.6相关声子性质

2.3氮化镓及其相关材料的应用

2.3.1氮化镓

2.3.2其他Ⅲ族氮化物和非氮化物纤锌矿结构

2.4小结

致谢

参考文献

第3章多晶金刚石从介观尺度到纳米尺度的热输运

3.1引言

3.2介观尺度的热传导：集合平均性质

3.2.1几何模型：晶粒结构对热导率的影响

3.2.2实验表征各向异性和与z相关的热输运

3.2.3关于DARPA金刚石循环计划的简要说明

3.3纳米尺度下的声子传输：晶界附近的热导率抑制效应

3.3.1声子晶界散射的微观图像

3.3.2晶界附近的空间分辨热导率测量

3.3.3声子的漫散射导致热导率的非局部降低

3.4结论与展望

致谢

参考文献

第4章固体界面热输运基本理论

4.1引言

4.2谐波匹配界面间的热输运

4.3TBC的非弹性贡献

4.4界面键合对TBC的影响

4.5TBC建模方法的比较

致谢

参考文献

第5章氮化镓界面热导上限的预测和测量

5.1引言

5.2GaN界面热导理论上限

5.3实验测量ZnO/GaN高界面热导

5.4稳态热反射（SSTR）作为一种新型薄膜和界面的热导率测量技术：以GaN为例

致谢

参考文献

第6章AlGaN/GaN HEMT器件物理与电热建模

6.1引言

6.2AlGaN/GaN HEMT

6.2.12DEG的形成

6.2.2AlGaN/GaN HEMT的自热效应

6.2.3HEMT建模方案

6.2.4全耦合三维电热建模方案综述

6.32D TCAD模型

6.3.1HEMT器件物理

6.3.2Sentaurus技术计算机辅助设计

6.3.3校准程序

6.4三维有限元热学模型

6.4.1器件描述

6.4.2模型描述

6.4.3电热耦合

6.4.4模型验证

6.5小结

附录

参考文献

第7章氮化镓器件中热特性建模

7.1引言

7.2线性热电弹性理论

7.3Ⅲ族氮化物高电子迁移率晶体管的二维热模拟

7.4GaN HEMT的二维与三维热模拟对比

7.5使用CVD金刚石改善散热

7.6GaN HEMT的电热力学模拟

7.7小结

致谢

参考文献

第8章AlGaN/GaN HEMT器件级建模仿真

8.1引言

8.2第一部分：新的或需强调的物理特性

8.3第二部分：老化建模

8.4第三部分：其他重要注意事项

8.4.1维度和对称性

8.4.2偏压依赖性

8.4.3正确求解问题

8.5第四部分：其他仿真提示与技巧

8.5.1合理的网格划分

8.5.2收敛性

8.6小结

参考文献

第9章基于电学法的热表征技术——栅电阻测温法

9.1引言

9.2稳态分析

9.2.1电流驱动

9.2.2电压驱动

9.2.3电阻温度系数

9.2.4确定热阻

9.3瞬态分析

9.3.1时域特性

9.3.2灵敏度分析

9.3.3频域

9.4射频工作条件

9.5小结

参考文献

第10章超晶格梯形场效应晶体管的热特性

10.1超晶格梯形场效应晶体管

10.2SLCFET 中的热输运

10.2.1SLCFET 上的栅极电阻热成像

10.2.2SLCFET上的拉曼热成像

10.3降低SLCFET的峰值温度

10.4小结

参考文献

第11章用于氮化镓器件高分辨率热成像的瞬态热反射率法

11.1引言

11.2方法与背后的物理学

11.2.1温度和热

11.2.2反射率热成像

11.3结果

11.3.1同步稳态采集

11.3.2同步瞬态采集

11.3.3异步瞬态采集

11.3.4热反射响应的非线性

11.4小结

致谢

参考文献

第12章热匹配QST衬底技术

12.1引言

12.2QST结构

12.3QST热导率和QST堆的热阻

12.4QST上的GaN外延

12.5功率器件

12.5.1QST上的横向功率器件

12.5.2QST上的垂直功率器件

12.6射频器件

致谢

参考文献

第13章用于电子器件散热的低应力纳米金刚石薄膜

13.1引言

13.2纳米金刚石化学气相沉积

13.2.1衬底表面预处理

13.2.2爆轰纳米金刚石引晶工艺

13.2.3纳米金刚石化学气相沉积

13.3纳米金刚石薄膜的应力优化

13.4小结

致谢

参考文献

第14章金刚石基氮化镓材料及器件技术综述

14.1引言

14.2为什么选择金刚石基氮化镓

14.3制备金刚石基GaN的方法

14.3.1金刚石基GaN的所有制备方法

14.3.2金刚石基GaN单晶的直接生长

14.3.3GaN与金刚石键合

14.3.4在GaN背面直接合成金刚石：直接金刚石合成（DDF）技术

14.3.5在GaN正面直接合成金刚石

14.4可制造性

14.5热特性和应力特性

14.6电气和机械特性

14.7小结

参考文献

第15章金刚石与氮化镓的三维集成

15.1引言

15.2AlGaN HEMT器件的自热效应及其热限制

15.3在多晶CVD金刚石上生长Ⅲ族氮化物的挑战

15.4在GaN上直接生长金刚石面临的挑战

15.5GaN-金刚石直接集成

15.5.1金刚石的选择性沉积

15.5.2GaN横向外延生长（ELO）

15.5.3金刚石条纹上GaN的ELO

15.6小结

致谢

参考文献

第16章基于室温键合形成的高导热半导体界面

16.1引言

16.2热测试技术

16.3GaN块体材料和薄膜的热导率

《SiC/GaN功率半导体封装和可靠性评估技术》

本书重点介绍全球功率半导体行业发展潮流中的宽禁带功率半导体封装的基本原理和器件可靠性评价技术。书中以封装为核心，由熟悉各个领域前沿的专家详细解释当前的状况和问题。主要章节为宽禁带功率半导体的现状和封装、模块结构和可靠性问题、引线键合技术、芯片贴装技术、模塑树脂技术、绝缘基板技术、冷却散热技术、可靠性评估和检查技术等。尽管极端环境中的材料退化机制尚未明晰，书中还是总结设计了新的封装材料和结构设计，以尽量阐明未来的发展方向。本书对于我国宽禁带（国内也称为第三代）半导体产业的发展有积极意义，适合相关的器件设计、工艺设备、应用、产业规划和投资领域人士阅读。

《氮化镓功率晶体管——器件、电路与应用（原书第3版）》

《氮化镓功率晶体管——器件、电路与应用（原书第3版）》共17章，第1章概述了氮化镓（GaN）技术；第2章为GaN晶体管的器件物理；第3章介绍了GaN晶体管驱动特性；第4章介绍了GaN晶体管电路的版图设计；第5章讨论了GaN晶体管的建模和测量；第6章介绍了GaN晶体管的散热管理；第7章介绍了硬开关技术；第8章介绍了软开关技术和变换器；第9章介绍了GaN晶体管射频性能；第10章介绍了DC-DC功率变换；第11章讨论了多电平变换器设计；第12章介绍了D类音频放大器；第13章介绍了GaN晶体管在激光雷达方面的应用；第14章介绍了包络跟踪技术；第15章讨论了高谐振无线电源；第16章讨论了GaN晶体管的空间应用；第17章分析了GaN晶体管替代硅功率晶体管的原因。

《氮化镓功率晶体管——器件、电路与应用（原书第3版）》适合作为从事GaN功率半导体技术研究的科研工作者、工程师、高年级本科生和研究生的参考书，也可以作为高等院校微电子科学与工程、集成电路科学与工程、电力电子技术专业的教材。

《氮化镓功率器件——材料、应用及可靠性》

本书重点讨论了与氮化镓（GaN）器件相关的内容，共分15章，每一章都围绕不同的主题进行论述，涵盖GaN材料、与CMOS工艺兼容的GaN工艺、不同的GaN器件设计、GaN器件的建模、GaN器件的可靠性表征以及GaN器件的应用。本书的特点是每一章都由全球不同的从事GaN研究机构的专家撰写，引用了大量的代表新成果的文献，适合于从事GaN技术研究的科研人员、企业研发人员，以及工程师阅读，也可作为微电子及相关专业的高年级本科生、研究生和教师的参考用书。

《碳化硅器件工艺核心技术》

《碳化硅器件工艺核心技术》共9章，以碳化硅(SiC)器件工艺为核心，重点介绍了SiC材料生长、表面清洗、欧姆接触、肖特基接触、离子注入、干法刻蚀、电解质制备等关键工艺技术，以及高功率SiC单极和双极开关器件、SiC纳米结构的制造和器件集成等，每一部分都涵盖了上百篇相关文献，以反映这些方面的最新成果和发展趋势。

《碳化硅器件工艺核心技术》可作为理工科院校物理类专业、电子科学与技术专业以及材料科学等相关专业研究生的辅助教材和参考书，也可供相关领域的工程技术人员参考。

《氮化镓电子器件热管理》

《氮化镓电子器件热管理》概述了业界前沿研究者所采取的技术方法，以及他们所面临的挑战和在该领域所取得的进展。具体内容包括宽禁带半导体器件中的热问题、氮化镓（GaN）及相关材料的第一性原理热输运建模、多晶金刚石从介观尺度到纳米尺度的热输运、固体界面热输运基本理论、氮化镓界面热导上限的预测和测量、AlGaN/GaN HEMT器件物理与电热建模、氮化镓器件中热特性建模、AlGaN/GaN HEMT器件级建模仿真、基于电学法的热表征技术——栅电阻测温法、超晶格梯形场效应晶体管的热特性、用于氮化镓器件高分辨率热成像的瞬态热反射率法、热匹配QST衬底技术、用于电子器件散热的低应力纳米金刚石薄膜、金刚石基氮化镓材料及器件技术综述、金刚石与氮化镓的三维集成、基于室温键合形成的高导热半导体界面、AlGaN/GaN器件在金刚石衬底上直接低温键合技术、氮化镓电子器件的微流体冷却技术、氮化镓热管理技术在Ga2O3整流器和MOSFET中的应用。

本书可作为氮化镓半导体器件研究人员、开发人员和工程技术人员的参考用书，也可以作为高等院校相关专业高年级本科生和研究生的参考用书。

菅沼克昭，日本大阪大学产业科学研究所教授，在国际上享有盛名。

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