復(fù)旦大學(xué)研發(fā)新型SiC MOSFET器件
在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域,碳化硅(SiC)MOSFET因其低功耗、高臨界電場(chǎng)強(qiáng)度和優(yōu)異的熱導(dǎo)率,被廣泛應(yīng)用于新能源汽車、智能電網(wǎng)和軌道交通等高壓高頻場(chǎng)景。然而,如何在確保擊穿電壓(BV)的同時(shí)優(yōu)化導(dǎo)通電阻(Ron),一直是行業(yè)亟待解決的難題。近日,復(fù)旦大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域取得重要突破。
據(jù)復(fù)旦大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)透露,他們基于電荷平衡理論,通過(guò)對(duì)離子注入工藝的深度優(yōu)化,成功設(shè)計(jì)并制備出正交結(jié)構(gòu)和平行結(jié)構(gòu)兩種布局的1.7kV 4H-SiC電荷平衡輔助SiC MOSFET器件。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,這兩種新型器件在維持約2.0kV擊穿電壓的情況下,Ron分別降低了19.61%和38.06%。這一成果顯著優(yōu)化了漂移區(qū)電阻,同時(shí)未對(duì)器件的轉(zhuǎn)移特性產(chǎn)生不良影響。圖源:論文首頁(yè)截圖
電荷平衡技術(shù)是解決高壓功率器件性能優(yōu)化的有效手段,但傳統(tǒng)超結(jié)結(jié)構(gòu)在碳化硅基器件制造中面臨諸多挑戰(zhàn)。由于碳化硅材料硬度高、離子注入損傷修復(fù)困難,傳統(tǒng)工藝復(fù)雜且成本高昂,嚴(yán)重制約了高壓SiC功率器件的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。復(fù)旦團(tuán)隊(duì)通過(guò)精確調(diào)控離子注入的能量、劑量和角度等關(guān)鍵參數(shù),成功構(gòu)建了獨(dú)特的電荷分布,實(shí)現(xiàn)了局部電荷平衡效果。圖源:論文截圖-圖為器件結(jié)構(gòu)示意圖及注入結(jié)果仿真
TCAD仿真分析表明,新型器件在阻斷狀態(tài)下能夠有效抑制漏致勢(shì)壘降低效應(yīng),顯著提升可靠性。此外,這些器件在高頻工作場(chǎng)景中展現(xiàn)出更出色的頻率響應(yīng)特性,開(kāi)關(guān)損耗明顯降低,開(kāi)關(guān)性能全面提升。
評(píng)論