Le substrat SiC etHomoépitaxie SiCde PAM-XIAMEN peut être fourni pour la fabrication de dispositifs MOSFET. La structure MOSFET en carbure de silicium (SiC) est principalement fabriquée en imitant le processus de la structure Si MOSFET. En termes de configuration, les structures MOSFET sont généralement divisées en deux types : grille plane et grille rainurée. Vous trouverez ci-dessous la structure épi typique des MOSFET SiC. Pour plus de détails sur la structure épitaxiale du MOSFET SiC sur substrat SiC, veuillez nous consulter. Ou vous pouvez nous envoyer votre conception de plaquette épi SiC à développer.

1. Structure SiC Epi typique pour MOSFET

Remarque:

La plaquette d'épitaxie SiC peut être utilisée pour fabriquer des dispositifs MOSFET SiC à tranchée verticale et des dispositifs MOSFET SiC plans.

2. Principe de fonctionnement du MOSFET SiC

SiC-MOSFET est un dispositif qui a reçu beaucoup d'attention dans la recherche de dispositifs électroniques de puissance en carbure de silicium. La région source SiC MOSFET N + et le dopage de puits P sont tous deux implantés ioniquement et recuits et activés à une température de 1700 ° C.

Le principe de fonctionnement de la structure MOSFET de puissance SiC est :

Éteint : une alimentation électrique positive est appliquée entre le drain et la source, et la tension entre la grille et la source est nulle. La jonction PN J1 formée entre la région de base P et la région de dérive N est polarisée en inverse, et aucun courant ne circule entre les électrodes de drain et de source.

Conduction : une tension positive UGS est appliquée entre la grille et la source, et la grille est isolée, de sorte qu'aucun courant de grille ne circule. Cependant, la tension positive de la grille repoussera les trous de la région P en dessous et attirera les électrons minoritaires de la région P à la surface de la région P sous la grille.

Lorsque UGS est supérieur à UT (tension d'activation ou tension de seuil), la concentration d'électrons à la surface de la région P sous la grille dépassera la concentration de trous, de sorte que le semi-conducteur de type P est inversé en type N et devient une couche d'inversion, qui forme un canal N Le canal fait disparaître la jonction PN J1, et le drain et la source conduisent l'électricité.

3. Applications MOSFET SiC

Les modules MOSFET fabriqués sur homoépitaxie SiC sont les plus utilisés dans les applications haute fréquence, moyenne et petite puissance (tension inférieure à 600V), notamment dans l'électronique grand public.

De plus, les MOSFET à base de SiC présentent de grands avantages dans les applications de systèmes électriques de moyenne et haute puissance, telles que le photovoltaïque, l'énergie éolienne, les véhicules électriques et le transport ferroviaire. Les avantages de la haute tension, de la haute fréquence et du haut rendement des dispositifs au carbure de silicium peuvent dépasser les limites de la conception existante des moteurs de véhicules électriques en raison des performances des dispositifs, qui sont au centre de la recherche et du développement dans le domaine des moteurs de véhicules électriques à la maison et à l'étranger. Par exemple, l'unité de contrôle de puissance (PCU) du véhicule électrique hybride (HEV) et du véhicule électrique pur (EV) a commencé à utiliser conjointement des modules fabriqués sur la structure SiC MOSFET, et le rapport de volume est réduit à 1/5.

4. Avantages des dispositifs basés sur la structure épitaxiale SiC MOSFET

Par rapport au matériau Si largement utilisé, la conductivité thermique plus élevée du matériau SiC détermine sa densité de courant élevée, et la largeur de bande interdite plus élevée détermine l'intensité élevée du champ de claquage et la température de fonctionnement élevée des dispositifs SiC. Les avantages des MOSFET SIC peuvent être résumés comme suit :

1) Travail à haute température : le matériau SiC a une structure cristalline très stable dans les propriétés physiques, et sa largeur de bande d'énergie peut atteindre 2,2 eV à 3,3 eV, soit presque plus du double de celle du matériau Si. Par conséquent, la température que SiC peut supporter est plus élevée. De manière générale, la température maximale de fonctionnement que peuvent atteindre les dispositifs SiC peut atteindre 600 °C.

2) Tension de blocage élevée : l'intensité du champ de claquage du SiC est plus de dix fois supérieure à celle du Si, de sorte que la tension de blocage du MOSFET basé sur la tranche épi SiC est bien supérieure à celle du Si.

3) Faible perte : à un niveau de puissance similaire, la perte de conduction d'un MOSFET SiC est beaucoup plus faible que celle basée sur Si. De plus, la perte de conduction des dispositifs à base de SiC dépend peu de la température et changera très peu avec la température.

4) Vitesse de commutation rapide: MOSFET SiC vs MOSFET Si, ​​dans le développement et l'application des MOSFET SiC, par rapport aux MOSFET épitaxiaux Si du même niveau de puissance, la résistance à l'état passant et la perte de commutation de la structure épitaxiale du MOSFET SiC sont considérablement réduites, ce qui est adapté aux fréquences de fonctionnement plus élevées. De plus, en raison de ses caractéristiques de fonctionnement à haute température, la stabilité à haute température est grandement améliorée.

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.

Pour plus d'informations, veuillez nous contacter par e-mail à victorchan@powerwaywafer.com et powerwaymaterial@gmail.com.