Struktur SiC MOSFET Homoepitaxial pada substrat SiC

Struktur SiC MOSFET Homoepitaxial pada substrat SiC

Substrat SiC danhomoepitaksi SiCdaripada PAM-XIAMEN boleh disediakan untuk fabrikasi peranti MOSFET. Struktur MOSFET silikon karbida (SiC) dihasilkan terutamanya dengan meniru proses struktur Si MOSFET. Dari segi konfigurasi, struktur MOSFET secara amnya dibahagikan kepada dua jenis: pintu satah dan pintu alur. Di bawah ialah struktur epi tipikal MOSFET SiC. Butiran lanjut tentang struktur SiC MOSFET epitaxial pada substrat SiC sila rujuk kepada kami. Atau anda boleh menghantar kepada kami reka bentuk wafer epi SiC anda untuk berkembang.

Wafer Struktur SiC MOSFET

1. Struktur SiC Epi biasa untuk MOSFET

Lapisan Epi Bahan ketebalan Konsentrasi Pembawa
1 SiC NLapisan Drift 10 um 6 x 1015cm-3
0 4H-SiC N+Substrat

 

Catatan:

Wafer epitaksi SiC boleh digunakan untuk membuat parit menegak SiC MOSFET dan peranti SiC MOSFET satah.

2. Prinsip Kerja SiC MOSFET

SiC-MOSFET ialah peranti yang telah mendapat banyak perhatian dalam penyelidikan peranti elektronik kuasa silikon karbida. Rantau sumber SiC MOSFET N+ dan doping telaga P adalah kedua-dua ion ditanam dan disepuhlindap serta diaktifkan pada suhu 1700 °C.

Prinsip kerja struktur MOSFET kuasa SiC ialah:

Mati: bekalan kuasa positif digunakan antara longkang dan punca, dan voltan antara pintu dan punca adalah sifar. Persimpangan PN J1 yang terbentuk di antara kawasan asas P dan kawasan hanyut N adalah pincang songsang, dan tiada arus mengalir antara elektrod longkang dan punca.

Pengaliran: UGS voltan positif digunakan di antara pintu dan sumber, dan pintu itu terlindung, jadi tiada arus get mengalir. Walau bagaimanapun, voltan positif pintu gerbang akan menolak lubang-lubang di wilayah-P di bawahnya, dan menarik elektron-minoriti dalam wilayah-P ke permukaan wilayah-P di bawah pintu gerbang.

Apabila UGS lebih besar daripada UT (voltan hidup atau voltan ambang), kepekatan elektron pada permukaan kawasan P di bawah pintu pagar akan melebihi kepekatan lubang, supaya semikonduktor jenis P terbalik kepada jenis N dan menjadi lapisan penyongsangan, yang membentuk saluran N Saluran membuat simpang PN J1 hilang, dan longkang dan punca mengalirkan elektrik.

3. Aplikasi SiC MOSFET

Modul MOSFET yang dihasilkan pada SiC homoepitaxy adalah yang paling banyak digunakan dalam aplikasi kuasa frekuensi tinggi, sederhana dan kecil (voltan di bawah 600V), terutamanya dalam elektronik pengguna.

Selain itu, MOSFET berasaskan SiC mempunyai kelebihan besar dalam aplikasi sistem elektrik kuasa sederhana dan tinggi, seperti fotovoltaik, kuasa angin, kenderaan elektrik dan transit rel. Kelebihan voltan tinggi, frekuensi tinggi dan kecekapan tinggi peranti silikon karbida boleh menembusi batasan reka bentuk motor kenderaan elektrik sedia ada disebabkan oleh prestasi peranti, yang menjadi tumpuan penyelidikan dan pembangunan dalam bidang motor kenderaan elektrik di rumah dan luar negara. Sebagai contoh, unit kawalan kuasa (PCU) dalam kenderaan elektrik hibrid (HEV) dan kenderaan elektrik tulen (EV) secara bersama telah mula menggunakan modul yang direka pada struktur SiC MOSFET, dan nisbah volum dikurangkan kepada 1/5.

4. Kelebihan Peranti berdasarkan Struktur MOSFET SiC Epitaxial

Berbanding dengan bahan Si yang digunakan secara meluas, kekonduksian terma yang lebih tinggi bagi bahan SiC menentukan ketumpatan arusnya yang tinggi, dan lebar jalur terlarang yang lebih tinggi menentukan kekuatan medan pecahan yang tinggi dan suhu operasi yang tinggi bagi peranti SiC. Kelebihan MOSFET SIC boleh diringkaskan seperti berikut:

1) Kerja suhu tinggi: Bahan SiC mempunyai struktur kristal yang sangat stabil dalam sifat fizikal, dan lebar jalur tenaganya boleh mencapai 2.2eV hingga 3.3eV, iaitu hampir dua kali ganda berbanding bahan Si. Oleh itu, suhu yang boleh ditahan oleh SiC adalah lebih tinggi. Secara umumnya, suhu operasi maksimum yang boleh dicapai oleh peranti SiC boleh mencapai 600 °C.

2) Voltan menyekat tinggi: Kekuatan medan pecahan SiC adalah lebih daripada sepuluh kali ganda daripada Si, jadi voltan penyekat MOSFET berdasarkan wafer epi SiC jauh lebih tinggi daripada Si.

3) Kehilangan rendah: Pada tahap kuasa yang sama, kehilangan pengaliran MOSFET SiC adalah jauh lebih kecil daripada yang berdasarkan Si. Selain itu, kehilangan pengaliran peranti berasaskan SiC mempunyai sedikit pergantungan pada suhu, dan akan berubah sangat sedikit dengan suhu.

4) Kelajuan pensuisan yang pantas: SiC MOSFET vs Si MOSFET, dalam pembangunan dan aplikasi SiC MOSFET, berbanding dengan Si epitaxial MOSFET pada tahap kuasa yang sama, rintangan on-rintangan dan kehilangan pensuisan struktur SiC MOSFET epitaxial sangat berkurangan, iaitu sesuai untuk frekuensi operasi yang lebih tinggi. Di samping itu, disebabkan ciri operasi suhu tingginya, kestabilan suhu tinggi bertambah baik.

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.

Untuk maklumat lebih lanjut, sila hubungi kami melalui e-mel di victorchan@powerwaywafer.com dan powerwaymaterial@gmail.com.

Kongsi catatan ini