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雷火电子竞技平台:【48812】一文搞懂SiC功率器材的商场、使用和制作工艺

发布时间:2024-06-09 05:19:47 来源:雷火官方 作者:雷火官网

  (超宽带隙资料(Ga2O3、金刚石、AlN)具有比 GaN 和 SiC 更大的带隙和击穿电场)

  #Si、SiC 或 GaN 的挑选因使用而异,并受电压、电流、频率、功率、温度和本钱考虑要素驱动

  根据Si的VSD可节省能源,但由于占用空间大、分量大和本钱高,采用率有限

  更高的燃油功率、更低的维护/运营本钱、更高的可靠性、更低的噪音、更低的氮氧化物排放

  (与传统硅功率器材制作流程与工艺不同的是,碳化硅功率器材不能直接制作在碳化硅单晶资料上,有必要在导通型单晶衬底上额外生长高质量的外延资料,并在外延层上制作各类器材)

  #SiC MOSFET 能够更好的下降体系本钱(和分量/体积),虽然它们的价格高于 Si

  纵向器材漂移层厚度能够针对高阻断电压进行定制,而不会添加相应的器材面积;

  由于需求较大的漂移长度(界说为栅极到漏极的距离),具有高阻断电压才能的横向器材需求大面积;

  关于外表稳定性,横向器材中高压和低压电极之间的充沛别离会导致更高的单元距离和导通电阻Ron。

  为了下降高压器材的低掺杂厚漂移区的导通电阻,双极电流经过载流子注入完成;

  在导经过程中,来自集电极 p+ 区的空穴被注入到 n- 区:累积的电荷下降了导通电阻

  双极导通导致开关速度变慢,由于少量载流子在转化期间也需求被扫描:更高的开关损耗

  由于栅极氧化物的沟槽角处的电场拥堵,沟槽型MOSFET 的阻断电压才能或许低于 DMOSFET

  多个老练的 Si 工艺已成功转移到 SiC。但是,碳化硅资料特性需求开发特定的工艺,其参数有必要优化和合格:

  蚀刻:碳化硅对化学溶剂是慵懒的,只要干蚀刻是可行的。掩膜资料、掩膜蚀刻挑选性、气体混合物、侧壁斜率的操控、蚀刻速率、侧壁粗糙度等都需求开发。

  用于下降电阻或厚外延处理的基板减薄(资料硬度需求特别配方)。用于精密平面度操控的 CMP。

  掺杂:传统的热分散在 SiC 中不有用,由于它具有高熔点和 SiC 内掺杂剂的低分散常数。评价注入品种、剂量、能量、温度、掩膜资料等。注入后 SiC 再结晶和注入激活退火办法(熔炉、RTA 等)、温度、升温速率、坚持的时刻、气体流量等。挑选退火维护层以最大极限地削减 SiC 晶片外表退化。CMP 可用于使晶圆变平以减轻高温退火的影响。

  金属化:评价 CTE 匹配的金属,挑选抗蚀剂类型、金属蒸腾和剥离、溅射金属堆积和干法蚀刻。

  欧姆触摸构成:SiC/金属阻挡层的高值导致整流触摸。欧姆触摸需求后金属堆积退火。优化退火温度、升温速率、坚持的时刻、气体流量,坚持外表质量。

  栅极氧化物:不良的 SiC/SiO2 界面质量会下降 MOS 反型层迁移率。开发钝化技能以进步 SiC/SiO2 界面质量。

  通明的晶圆使CD-SEM和计量丈量变得复杂,由于焦平面是用光学显微镜来确认的。其他东西需求软件/增益/硬件调整,以习惯 SiC 不通明的波长。需求 SiC 计量/检测东西。

  SiC晶圆相对缺少平坦度会使光刻和其他加工变得复杂,特别是高压设备(厚漂移外延层)。高温工艺会促进下降晶圆的平坦度。CMP能够在制作的各个阶段使晶圆平坦。

  绝缘电介质:厚电介质堆积在 SiC 中。评价堆积的介电缺点对边际端接和器材可靠性的影响。

  (在彻底折旧未充沛的使用的硅晶圆代工厂中加工 SiC 需求适度的本钱出资,并供给剩下的晶圆产能以最大极限地进步代工厂的使用率。)

  #蚀刻:反响性离子蚀刻(RIE)一般用于在 SiC 中构成台面结构和沟槽

  #蚀刻:低光刻胶 SiC 挑选性需求光刻图画化“硬掩模”用于 SiC 蚀刻

  #欧姆触摸:一起构成 n 型和 p 型的低电阻率硅化镍欧姆触摸简化了制作

  #注入:离子注入是有用的SiC挑选性掺杂技能,然后在~1600℃的炉中退火

  #注入:离子注入后的维护帽层 1650 °C 炉退火发生超卓的 SiC 外表描摹

  #栅极氧化物:SiC-SiO2 界面质量差会下降沟道迁移率并导致阈值电压不稳定

  电子经过 SiC-SiO2 界面处的窄势垒从导带隧穿到氧化物中,将这些电子抓获在栅极氧化物中会下降迁移率并导致阈值电压不稳定。

  #栅极氧化物:SiC MOSFET 中的阈值电压不稳定性是由氧化物圈套引起的,并具有不良后果

  #资料缺点的存在会下降 SiC 器材的功能和可靠性,并下降“大面积器材”的良率

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