El sustrato de SiC yhomeoepitaxia de SiCde PAM-XIAMEN se puede proporcionar para la fabricación de dispositivos MOSFET. La estructura MOSFET de carburo de silicio (SiC) se fabrica principalmente imitando el proceso de la estructura MOSFET de Si. En términos de configuración, las estructuras MOSFET generalmente se dividen en dos tipos: compuerta plana y compuerta ranurada. A continuación se muestra la estructura epi típica de los MOSFET de SiC. Más detalles de estructura MOSFET SiC epitaxial sobre sustrato SiC por favor consúltenos. O puede enviarnos su diseño de oblea epi SiC para crecer.

1. Estructura típica de SiC Epi para MOSFET

Observación:

La oblea de epitaxia de SiC se puede utilizar para fabricar dispositivos MOSFET de SiC de trinchera vertical y MOSFET de SiC planos.

2. Principio de funcionamiento del MOSFET SiC

SiC-MOSFET es un dispositivo que ha recibido mucha atención en la investigación de dispositivos electrónicos de potencia de carburo de silicio. La región de origen del MOSFET N+ de SiC y el dopaje del pozo P se implantan con iones y se recocen y activan a una temperatura de 1700 °C.

El principio de funcionamiento de la estructura MOSFET de potencia de SiC es:

Apagado: se aplica una fuente de alimentación positiva entre el drenaje y la fuente, y el voltaje entre la puerta y la fuente es cero. La unión PN J1 formada entre la región base P y la región de deriva N tiene polarización inversa y no fluye corriente entre los electrodos de drenaje y fuente.

Conducción: se aplica un voltaje positivo UGS entre la puerta y la fuente, y la puerta está aislada, por lo que no fluye corriente de puerta. Sin embargo, el voltaje positivo de la puerta empujará los agujeros en la región P debajo de ella y atraerá los electrones minoritarios en la región P a la superficie de la región P debajo de la puerta.

Cuando UGS es mayor que UT (voltaje de encendido o voltaje de umbral), la concentración de electrones en la superficie de la región P debajo de la puerta excederá la concentración de huecos, de modo que el semiconductor de tipo P se invierte en tipo N y se convierte en una capa de inversión, que forma un canal N. El canal hace desaparecer la unión PN J1, y el drenaje y la fuente conducen la electricidad.

3. Aplicaciones MOSFET SiC

Los módulos MOSFET fabricados sobre homoepitaxia de SiC son los más utilizados en aplicaciones de alta frecuencia, media y pequeña potencia (tensión inferior a 600V), especialmente en electrónica de consumo.

Además, los MOSFET basados ​​en SiC tienen grandes ventajas en aplicaciones de sistemas eléctricos de media y alta potencia, como fotovoltaica, energía eólica, vehículos eléctricos y tránsito ferroviario. Las ventajas del alto voltaje, la alta frecuencia y la alta eficiencia de los dispositivos de carburo de silicio pueden superar las limitaciones del diseño de motores de vehículos eléctricos existente debido al rendimiento del dispositivo, que es el foco de investigación y desarrollo en el campo de los motores de vehículos eléctricos en el hogar y en el extranjero. Por ejemplo, la unidad de control de potencia (PCU) en el vehículo eléctrico híbrido (HEV) y el vehículo eléctrico puro (EV) en conjunto ha comenzado a usar módulos fabricados en la estructura MOSFET de SiC, y la relación de volumen se reduce a 1/5.

4. Ventajas de los dispositivos basados ​​en la estructura epitaxial SiC MOSFET

En comparación con el material de Si ampliamente utilizado, la mayor conductividad térmica del material de SiC determina su alta densidad de corriente, y el mayor ancho de banda prohibido determina la alta intensidad de campo de ruptura y la alta temperatura de funcionamiento de los dispositivos de SiC. Las ventajas de los MOSFET SIC se pueden resumir de la siguiente manera:

1) Trabajo a alta temperatura: el material de SiC tiene una estructura cristalina muy estable en cuanto a propiedades físicas, y su ancho de banda de energía puede alcanzar de 2,2 eV a 3,3 eV, que es casi más del doble que el material de Si. Por lo tanto, la temperatura que puede soportar el SiC es mayor. En términos generales, la temperatura máxima de funcionamiento que pueden alcanzar los dispositivos de SiC puede alcanzar los 600 °C.

2) Alto voltaje de bloqueo: la intensidad del campo de ruptura de SiC es más de diez veces mayor que la del Si, por lo que el voltaje de bloqueo del MOSFET basado en la oblea epi de SiC es mucho mayor que el del Si.

3) Baja pérdida: a un nivel de potencia similar, la pérdida de conducción de un MOSFET de SiC es mucho menor que la del Si. Además, la pérdida de conducción de los dispositivos basados ​​en SiC depende poco de la temperatura y cambiará muy poco con la temperatura.

4) Velocidad de conmutación rápida: MOSFET de SiC frente a MOSFET de Si, en el desarrollo y la aplicación de MOSFET de SiC, en comparación con los MOSFET epitaxiales de Si del mismo nivel de potencia, la resistencia de encendido y la pérdida de conmutación de la estructura del MOSFET de SiC epitaxial se reducen considerablemente, lo cual es Adecuado para frecuencias de operación más altas. Además, debido a sus características operativas a alta temperatura, la estabilidad a alta temperatura mejora considerablemente.

5. FAQ of SiC MOSFET Epitaxy

Q: What dopant level could be offered for the SiC substrate? We would like to get a highly doped N++ substrate if possible (<0.005Ohm-cm). Would this be possible for 1200V power MOSFET application?

A: 1) At present, the resistivity of commercial SiC substrate is 0.015 ~ 0.028 ohm, and the resistivity of epitaxial layer is higher than that of substrate, so it is impossible to achieve the requirement of epitaxial layer resistivity < 0.005 (unit Ohm).
2) For 1200V devices, the recommended parameters are XXum thickness and XX concentration (about 1 ohm resistivity for epitaxial layer). Please contact victorchan@powerwaywafer.com for the specific values.

Para obtener más información, contáctenos por correo electrónico a victorchan@powerwaywafer.com y powerwaymaterial@gmail.com.