【導讀】heshideshebeigainianyingyunxuyidingdeshejiziyoudu，yibianshiyinggezhongrenwugaikuangdexuqiu
，erwuxuduichulihebujujinxingzhongdagaibian。raner

，guanjianxingnengzhibiaorengranshisuoxuanqijiangainiandedimianjibidianzu，yuqitaliechudecanshuxiangjiehe。tu 1 列出了一些被認為必不可少的參數，還可以添加更多參數。

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，yuqitaliechudecanshuxiangjiehe。tu 1 列出了一些被認為必不可少的參數

，還可以添加更多參數。

圖 1：必須與 SiC MOSFET 的性能指標（左）進行平衡的所選參數（右）

重要的驗收標準之一是設備在其目標應用的操作條件下的可靠性。與現有矽器件世界的主要區別在於
，SiC 元(yuan)件(jian)在(zai)更(geng)高(gao)的(de)內(nei)部(bu)電(dian)場(chang)下(xia)工(gong)作(zuo)。相(xiang)關(guan)機(ji)製(zhi)需(xu)要(yao)仔(zai)細(xi)分(fen)析(xi)。它(ta)們(men)的(de)共(gong)同(tong)點(dian)是(shi)
，器(qi)件(jian)的(de)總(zong)電(dian)阻(zu)由(you)漏(lou)極(ji)和(he)源(yuan)極(ji)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)的(de)串(chuan)聯(lian)定(ding)義(yi)，包(bao)括(kuo)靠(kao)近(jin)接(jie)觸(chu)的(de)高(gao)摻(chan)雜(za)區(qu)域(yu)、溝道電阻、JFET 區域的電阻以及漂移區電阻（見圖 2）。請注意

，在高壓矽 MOSFET 中

，漂移區明顯主導著總電阻；在 SiC 器件中，該部件可以設計為具有如上所述的顯著更高的電導率。

圖 2：平麵 DMOS SiC MOSFET 草圖（左）和垂直溝槽 TMOS SiC MOSFET 以及電阻相關貢獻的相應位置

關於關鍵 MOSFET 元件 SiC-SiO 2界麵，必須考慮與矽相比的以下差異：

與 Si 相比
，SiC 具有更高的單位麵積原子表麵密度

，從而導致懸空 Si- 和 C- 鍵的密度更高

；位於界麵附近的柵氧化層中的缺陷可能出現在能隙中，並充當電子的陷阱[1]。

熱生長氧化物的厚度很大程度上取決於晶麵。

與 Si 器件相比（MV 而不是 kV），SiC 器件在阻斷模式下工作在更高的漏極感應電場下，這需要采取措施限製柵極氧化物中的電場，以維持阻斷階段氧化物的可靠性 [2 ]。另請參見圖 3：對於 TMOS，關鍵點是溝槽角，對於 DMOS
，關鍵點是單元的中心。

由於勢壘高度較小，與 Si 器件相比，SiC MOS 結構在給定電場下表現出更高的 Fowler-Nordheim 電流注入。因此，界麵 SiC 側的電場必須受到限製 [3,4]。

上述界麵缺陷導致溝道遷移率非常低。因此，它們導致溝道對總導通電阻的貢獻很大。因此，SiC 相xiang對dui於yu矽gui的de漂piao移yi區qu電dian阻zu非fei常chang低di的de優you勢shi由you於yu高gao溝gou道dao貢gong獻xian而er被bei削xue弱ruo。克ke服fu這zhe一yi困kun境jing的de一yi種zhong觀guan察cha到dao的de方fang法fa是shi增zeng加jia在zai導dao通tong狀zhuang態tai下xia施shi加jia在zai氧yang化hua物wu上shang的de電dian場chang，或huo者zhe用yong於yu導dao通tong的de更geng高gao的de柵zha極ji源yuan極ji（V GS）偏置或者相對薄的柵極氧化物。所施加的電場超過了矽基 MOSFET 器件中通常使用的值（4 至 5 MV/cm
，而矽中為 3 MV/cm）。導通狀態下氧化物中如此高的磁場可能會加速磨損，並限製篩選剩餘的外在氧化物缺陷的能力[1]。

    圖 3：左圖：平麵 MOSFET（半電池）的典型結構，顯示了兩個關於氧化物場應力的敏感區域。右圖：溝槽 MOSFET（半電池）的典型結構，關鍵問題是溝槽拐角處的氧化物場應力。

基於這些考慮，很明顯，SiC 平麵 MOSFET 器件實際上對氧化物場應力有兩個敏感區域
，如圖 3 左zuo側ce部bu分fen所suo示shi。首shou先xian，討tao論lun的de是shi電dian場chang區qu域yu中zhong反fan向xiang模mo式shi的de應ying力li其qi次ci
，靠kao近jin漂piao移yi區qu和he柵zha極ji氧yang化hua物wu之zhi間jian的de界jie麵mian，其qi次ci是shi在zai導dao通tong狀zhuang態tai下xia受shou應ying力li的de柵zha極ji和he源yuan極ji之zhi間jian的de重zhong疊die。

daotongzhuangtaixiadegaodianchangbeirenweigengweixian
，yinweizhiyaobixubaozhengdaotongdianzuxingneng
，jiumeiyoushidangdeqijianshejicuoshikeyijianshaodaotongzhuangtaixiadechangyingli。yingfeilingdezongtimubiaoshijiehedi R DSon由 SiC 提供的工作模式使該部件在眾所周知的安全氧化物場強條件下運行。因此，我們決定放棄 DMOS 技(ji)術(shu)，從(cong)一(yi)開(kai)始(shi)就(jiu)專(zhuan)注(zhu)於(yu)基(ji)於(yu)溝(gou)槽(cao)的(de)器(qi)件(jian)。遠(yuan)離(li)具(ju)有(you)高(gao)缺(que)陷(xian)密(mi)度(du)的(de)平(ping)麵(mian)表(biao)麵(mian)，轉(zhuan)向(xiang)其(qi)他(ta)更(geng)有(you)利(li)的(de)表(biao)麵(mian)取(qu)向(xiang)，可(ke)以(yi)在(zai)低(di)氧(yang)化(hua)物(wu)場(chang)下(xia)實(shi)現(xian)低(di)溝(gou)道(dao)電(dian)阻(zu)。這(zhe)些(xie)邊(bian)界(jie)條(tiao)件(jian)是(shi)轉(zhuan)移(yi)矽(gui)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)領(ling)域(yu)建(jian)立(li)的(de)質(zhi)量(liang)保(bao)證(zheng)方(fang)法(fa)的(de)基(ji)線(xian)，以(yi)保(bao)證(zheng)工(gong)業(ye)和(he)汽(qi)車(che)應(ying)用(yong)中(zhong)預(yu)期(qi)的(de) FIT 率。

圖 4：CoolSiCMOSFET 單元結構示意圖

CoolSiC MOSFET 單元設計旨在限製導通狀態和截止狀態下柵極氧化物中的電場（見圖 4）。同時，提供了具有吸引力的 1200 V 級特定導通電阻，即使在批量生產中也可以以穩定且可重複的方式實現。低導通電阻確保驅動電壓電平僅為V GS= 15 V 與足夠高的柵源閾值電壓（通常為 4.5 V）相結合，成為 SiC 晶(jing)體(ti)管(guan)領(ling)域(yu)的(de)基(ji)準(zhun)。該(gai)設(she)計(ji)的(de)特(te)殊(shu)功(gong)能(neng)包(bao)括(kuo)通(tong)過(guo)自(zi)對(dui)準(zhun)工(gong)藝(yi)將(jiang)通(tong)道(dao)定(ding)向(xiang)為(wei)單(dan)一(yi)晶(jing)體(ti)取(qu)向(xiang)。這(zhe)確(que)保(bao)了(le)的(de)溝(gou)道(dao)遷(qian)移(yi)率(lv)和(he)窄(zhai)的(de)閾(yu)值(zhi)電(dian)壓(ya)分(fen)布(bu)。另(ling)一(yi)個(ge)特(te)點(dian)是(shi)深(shen) p 溝槽在中心與實際 MOS 溝槽相交
，以允許狹窄的 p+ 到 p+ 間距尺寸，從而有效屏蔽下部氧化物角。

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