本重点专项目标是:围绕第三代半导体关键材料、器件、模 组以及可靠性测试技术等方面的迫切需求,在第三代半导体材料 生长技术及设备、功率器件与模块、射频器件与模块、深紫外固 态光源等方面,开展核心技术攻关与应用研究。

专题 1:第三代半导体材料生长技术和关键设备(专题编号: 20190169)
项目 1.1:高质量氮化镓单晶材料制备及关键技术研究
研究内容:
1)研究高质量低位错氮化镓(GaN)单晶衬底的关键制备技 术:研究 GaN 的初始成核与生长中的位错拐弯与合拢的基本过程 与形成机理,以及外延生长区流场温场的调控对晶体位错、应力 形成的影响与优化;
2)研究 4-6 英寸 GaN 单晶衬底的批量制造关键技术:研究大 尺寸 GaN 单晶层的无裂纹外延生长及其分离技术,研究 GaN 单晶 衬底的表面加工处理工艺实现 epi-ready 纳米级表面,研究工艺的 稳定重复性;
3)研究 GaN 同质外延生长过程中的关键技术:研究同质外 延中的界面调控与应力形成及其优化控制,研究外延层中的晶体 成核与位错密度调控,研究精准掺杂技术及其迁移率调控。
支持方式与强度:无偿资助,每项不超过 2000 万元。

项目 1.2:MPCVD 半导体金刚石单晶材料生长设备及关键工 艺技术攻关
研究内容:
1)开展基于微波诱导腔体共振激发的等离子体行为模拟研 究,研制国产大功率微波等离子体化学气相沉积设备(MPCVD);
2)研制国产大功率微波发生器及其辅助设备,提高设备的运 行效率;
3)通过仿真与工艺实验优化,攻关大面积金刚石衬底的高速、 高质量与高均匀性的生长难题,制备高质量大尺寸单晶金刚石衬 底。
支持方式与强度:无偿资助,每项不超过 2500 万元。

项目 1.3:大尺寸氮化铝衬底材料装备开发及关键工艺研究
研究内容:
1)应用物理气相输运法(PVT)研究大尺寸氮化铝(AlN) 单晶衬底材料,突破 4 英寸及以上单晶衬底材料装备开发及关键 工艺技术;
2)应用仿真模拟技术研究热场及结晶动力学,突破 AlN 单晶 制备中存在的晶体尺寸小、扩径难、缺陷多、应力大、易开裂、 产率低、成本高等多项技术难题;
3)开发温场分区独立可控技术,研究高质量大尺寸 AlN 单晶 生长关键工艺,制备出 4 英寸及以上的单晶 AlN 衬底材料;
4)开展单晶 AlN 衬底材料在紫外光探测器和微波功率器件等 中的应用。
支持方式与强度:无偿资助,每项不超过 2500 万元。

专题 2:第三代半导体功率器件、模块及其应用(专题编号: 20190170)
项目 2.1:新能源汽车碳化硅器件及模块的研发和产业化
研究内容:
1)研究开发新一代高功率密度新能源车载功率半导体芯片 (1200 V)设计和应用技术,建立高温碳化硅(SiC)MOSFET 及 二极管芯片物理模型和行为级模型,设计高温 SiC 芯片结构,研 究解决高温栅氧等温度强相关的关键工艺,形成一整套工艺流程 方案,建立高温芯片测试能力和测试规范;
2)研究针对 SiC 芯片的高温封装模块及工艺技术,研究烧结 银、高温管壳、高温绝缘材料等高温模块封装材料,配合新型 SiN 绝缘覆铜板技术,实现高温模块的更优应力和热管理效果;
3)研究高温工作条件下的多物理场耦合机制和模型,设计高 温封装模块结构,研究高温条件下的多芯片并联动态均流,建立 高温模块测试和可靠性试验规范;
4)研究开发基于 SiC 的高效一体化水冷技术,提高整体散热 效果和稳定性,降低模块失效机率; 5)研究解决应用于新能源汽车的高温高功率密度功率半导体 的关键技术问题。
支持方式与强度:无偿资助,每项不超过 2000 万元。

项目 2.2:第三代半导体大功率器件抗辐射加固技术
研究内容:
针对宇航用高压功率器件需求,从碳化硅(SiC)材料、器件、 - 15 - 试验等多个层面开展抗辐射 SiC 功率器件技术研究,深入研究高 压大功率 SiC 器件辐射损伤机理、表征方法及评价标准等关键科 学问题,解决高压大功率 SiC 器件抗辐射材料加固、器件加固及 工艺加固等关键技术问题,形成完全自主可控的抗辐射高压大功 率 SiC 器件制备技术。 针对宇航用氮化镓(GaN)电力电子器件,开展质子、重粒 子辐射实验,揭示 GaN 器件在辐射效应下的损伤机制;结合材料、 器件等对辐射损伤机制的影响,确定影响 GaN 器件辐射退化的主 要因素;在此基础上,开展 GaN 器件抗辐射加固设计研究,实现 抗辐射加固,满足我国空天领域对高可靠 GaN 功率器件的需求。
支持方式与强度:无偿资助,每项不超过 2000 万元。 

专题 3:6-8 英寸硅衬底氮化镓基射频功率放大器件关键技术 研究及应用(专题编号:20190171)
研究内容:
围绕 5G 移动通信低成本高性价比射频器件的核心技术需求, 开展面向 6 GHz 以下和 26 GHz 毫米波段应用的硅(Si)基氮化镓 (GaN)射频功率放大器件的产业化关键技术研究; 材料方面,分别开展面向 6 GHz 以下和 26 GHz 毫米波段应用 的低射频损耗 6-8 英寸 Si 衬底上 GaN 基异质结构的外延材料生长 技术研究,包括对大尺寸 Si 衬底上 GaN 基外延材料的射频损耗抑 制、高耐压技术、晶圆翘曲、韧性、均匀性、可重复性进行研究; 器件方面,立足自主可控,基于国内工艺线,分别开展面向 6 GHz 以下和 26 GHz 毫米波段应用的 6-8 英寸 Si 基 GaN 射频器件 的 CMOS 兼容的低成本设计与制造技术研究,包括对大尺寸晶圆 的离子注入隔离工艺、与 CMOS 兼容的欧姆接触工艺、栅电极工 艺和微带线工艺、大栅宽源电极互联接地工艺、低器件漏电制造 工艺、阈值电压提升工艺、载流子迁移率优化、衬底快速剥离及 转移工艺、Si 衬底 GaN 射频器件散热优化等关键技术进行研究; 可靠性评测方面,研究器件动态电流崩塌的衰退机制及其控 制方法;建立异质结构材料与器件的可靠性评价体系,研究器件 的失效机理与可靠性提升技术,特别是与 JEDEC 国际质量标准体 - 17 - 系对接。研发适用于高频射频功放的新应用。
支持方式与强度:无偿资助,每项不超过 2500 万元。 

专题 4:深紫外固态光源关键技术研究(专题编号:20190172)

研究内容:
面向高端家电、高端医疗、污水处理等产业领域对环保型高 效大功率深紫外固态光源的迫切需求,立足自主技术创新,突破 环保型高效大功率深紫外固态光源外延、芯片、封装、应用的关 键技术问题,形成具有自主知识产权的环保型高效大功率深紫外 固态光源产业化制备成套关键技术。 1)高品质衬底制备:低位错密度、低杂质浓度、高表面平整 度的 4 英寸 AlN/蓝宝石模板制备研究; 2)高质量材料外延:基于上述衬底,开展高辐射发光效率深 紫外量子阱结构制备和高 Al 组分 AlGaN 的高效 p 型掺杂技术研 究; 3)研究芯片、封装技术:基于上述材料,开发出具有优异电 学特性和高光提取效率的深紫外芯片结构;开发出高可靠性和高 - 19 - 深紫外透过率的新型封装技术; 4)开发系列产品:开展应用于杀菌消毒产品的二次光学设计、 流体结构设计、驱动电路设计、散热设计研究,实现产业化应用。
支持方式与强度:无偿资助,每项不超过 2000 万元。

专题 5:第三代半导体功率芯片、器件、模块的可靠性分析 评价技术研究及关键设备开发(专题编号:20190173)
研究内容:
通过本专题的研究,开发第三代半导体功率器件和模块的可 靠性关键分析评价技术,建立一套符合国际和国内标准、满足应 用需求的功率半导体芯片、器件、模块可靠性分析评价方法体系 和检测与认证方法,并针对第三代半导体功率器件分析评价要求, 开发关键设备,开展对外分析评价和检测认证服务,牵头或参与 制定相关检测分析评价国家标准。 1)开发第三代半导体功率芯片、器件和模块的可靠性分析评 价和检验检测技术,建立可靠性分析评价方法体系。 开发第三代半导体功率芯片、器件和模块的关键分析评价和 检验检测技术,建立可靠性检测分析评价方法体系,包括芯片电 学参数测试、功率循环测试(Power Cycling,PC)、高温反偏测 试(HTRB)、高温栅极反偏测试(HTGB)、高温高湿反偏测试 (H3TRB)、无损检测技术等。 研究车规级功率循环加速老化测试方法,以 IGBT 模块薄弱环 节加速试验为基础,基于薄弱环节寿命分布与加速因子,研究建 立加速试验加速因子模型及基于加速老化影响参数的寿命模型。 结合计算机仿真以及实验优化,研究第三代半导体功率芯片 在测试过程中的结温精确监测、器件和模块的功率循环测试寿命 - 21 - 预测和加速老化影响因子等关键问题。 研究机械振动、温度变化与功率变化等综合作用下的器件与 模块失效机理,提出基于失效机理与实验数据融合的功率器件使 用寿命预测模型。 研究器件热传导路径上各层结构的热学性能,形成热测试“X 射线”技术,测量器件在热量累积过程中的老化和降级,满足电 学热学可靠性一体化的测试分析。 2)针对第三代半导体功率器件分析评价要求,开发功率循环 测试设备,实现器件及模块的功率循环寿命评价测试。 3)制定第三代半导体功率器件的检测分析标准。 依据国际及国内的可靠性测试方法标准: IEC60749 , JESD22A,MIL-STD-750,GB-T2423,AEC-Q101,AQG-324,开 展第三代半导体系统性检测分析技术的研究,牵头或参与相关国 家/行业/权威团体标准或规范的制定。
支持方式与强度:无偿资助,每项不超过 1500 万元。 

专题 6:第三代半导体材料和器件制备研究及典型应用示范 (专题编号:20190174)
研究内容:
针对第三代半导体材料和器件中具有产业化潜力的发展方 向,设宽禁带氧化镓单晶材料与器件、低损耗高性能 GaN 基双向 阻断功率器件、垂直结构氮化镓功率器件、氮化镓纳米阵列生长 与器件制备等 4 个课题,开展材料制备、器件研制关键技术及创 新应用研究。
支持方式与强度:无偿资助,设 4 个课题,每个课题原则上 支持 1 项,每项不超过 1000 万元。

网上集中申报截止时间为2019年10月14 日
网上审核推荐截止时间为2019年10月21日

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