Il substrato SiC eSiC omoepitassiadi PAM-XIAMEN possono essere forniti per la fabbricazione di dispositivi MOSFET. La struttura del MOSFET al carburo di silicio (SiC) è prodotta principalmente imitando il processo della struttura del MOSFET Si. In termini di configurazione, le strutture MOSFET sono generalmente divise in due tipi: gate piano e gate a gola. Di seguito è riportata la tipica struttura epi dei MOSFET SiC. Maggiori dettagli sulla struttura del MOSFET SiC epitassiale su substrato SiC, consultateci. Oppure puoi inviarci il tuo design di wafer epi SiC per crescere.

1. Tipica struttura SiC Epi per MOSFET

Strato Epi	Materiale	Spessore	Concentrazione Carrier
1	SiC N–Strato di deriva	10 ehm	6 x 1015cm-3
0	4H-SiC N+Substrato	–	–

 

Nota:

Il wafer di epitassia SiC può essere utilizzato per la fabbricazione di dispositivi MOSFET SiC a trincea verticale e dispositivi MOSFET SiC planari.

2. Principio di funzionamento del MOSFET SiC

SiC-MOSFET è un dispositivo che ha ricevuto molta attenzione nella ricerca di dispositivi elettronici di potenza in carburo di silicio. La regione sorgente N+ del MOSFET SiC e il drogaggio del pozzo P sono entrambi impiantati con ioni e ricotti e attivati ​​a una temperatura di 1700 ° C.

Il principio di funzionamento della struttura del MOSFET di potenza SiC è:

Off: viene applicata alimentazione positiva tra drain e source e la tensione tra gate e source è zero. La giunzione PN J1 formata tra la regione di base P e la regione di deriva N è polarizzata inversamente e non scorre corrente tra gli elettrodi di drain e di source.

Conduzione: una tensione UGS positiva viene applicata tra il gate e la sorgente e il gate è isolato, quindi non scorre corrente nel gate. Tuttavia, la tensione positiva del gate spingerà via i fori nella regione P sottostante e attirerà gli elettroni di minoranza nella regione P sulla superficie della regione P sotto il gate.

Quando UGS è maggiore di UT (tensione di accensione o tensione di soglia), la concentrazione di elettroni sulla superficie della regione P sotto il gate supererà la concentrazione di lacune, in modo che il semiconduttore di tipo P venga invertito in tipo N e diventi uno strato di inversione, che forma un canale N Il canale fa scomparire la giunzione PN J1 e lo scarico e la sorgente conducono elettricità.

3. Applicazioni MOSFET SiC

I moduli MOSFET prodotti su omoepitassia SiC sono i più utilizzati nelle applicazioni ad alta frequenza, media e piccola potenza (tensione inferiore a 600 V), in particolare nell'elettronica di consumo.

Inoltre, i MOSFET basati su SiC presentano grandi vantaggi nelle applicazioni di sistemi elettrici di media e alta potenza, come il fotovoltaico, l'energia eolica, i veicoli elettrici e il trasporto ferroviario. I vantaggi dell'alta tensione, dell'alta frequenza e dell'elevata efficienza dei dispositivi al carburo di silicio possono superare i limiti del design del motore dei veicoli elettrici esistente a causa delle prestazioni del dispositivo, che è al centro della ricerca e dello sviluppo nel campo dei motori dei veicoli elettrici a casa e all'estero. Ad esempio, l'unità di controllo della potenza (PCU) nel veicolo elettrico ibrido (HEV) e nel veicolo elettrico puro (EV) ha iniziato a utilizzare congiuntamente moduli fabbricati su struttura MOSFET SiC e il rapporto di volume è ridotto a 1/5.

4. Vantaggi dei dispositivi basati su struttura MOSFET SiC epitassiale

Rispetto al materiale Si ampiamente utilizzato, la maggiore conduttività termica del materiale SiC determina la sua elevata densità di corrente e la maggiore larghezza di banda proibita determina l'elevata intensità del campo di rottura e l'elevata temperatura di esercizio dei dispositivi SiC. I vantaggi dei MOSFET SIC possono essere così riassunti:

1) Lavoro ad alta temperatura: il materiale SiC ha una struttura cristallina altamente stabile nelle proprietà fisiche e la sua larghezza di banda di energia può raggiungere da 2,2 eV a 3,3 eV, che è quasi più del doppio di quella del materiale Si. Pertanto, la temperatura che il SiC può sopportare è più alta. In generale, la temperatura massima di esercizio che i dispositivi SiC possono raggiungere può raggiungere i 600 °C.

2) Elevata tensione di blocco: l'intensità del campo di rottura del SiC è più di dieci volte quella del Si, quindi la tensione di blocco del MOSFET basato su SiC epi wafer è molto più alta di quella del Si.

3) Bassa perdita: a un livello di potenza simile, la perdita di conduzione di un MOSFET SiC è molto inferiore a quella basata su Si. Inoltre, la perdita di conduzione dei dispositivi a base di SiC ha poca dipendenza dalla temperatura e cambierà molto poco con la temperatura.

4) Alta velocità di commutazione: MOSFET SiC vs MOSFET Si, ​​nello sviluppo e nell'applicazione di MOSFET SiC, rispetto ai MOSFET Si epitassiali dello stesso livello di potenza, la resistenza di accensione e la perdita di commutazione della struttura del MOSFET SiC epitassiale sono notevolmente ridotte, il che è adatto per frequenze di funzionamento più elevate. Inoltre, grazie alle sue caratteristiche di funzionamento ad alta temperatura, la stabilità alle alte temperature è notevolmente migliorata.

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.

Per ulteriori informazioni, contattaci tramite e-mail all'indirizzo victorchan@powerwaywafer.com e powerwaymaterial@gmail.com.