O substrato SiC eSiC homeoepitaxiada PAM-XIAMEN podem ser fornecidos para a fabricação de dispositivos MOSFET. A estrutura MOSFET de carboneto de silício (SiC) é fabricada principalmente imitando o processo da estrutura Si MOSFET. Em termos de configuração, as estruturas MOSFET são geralmente divididas em dois tipos: porta plana e porta ranhurada. Abaixo está a estrutura epi típica de SiC MOSFETs. Mais detalhes da estrutura epitaxial SiC MOSFET no substrato SiC, consulte-nos. Ou você pode nos enviar seu design de wafer SiC epi para crescer.

1. Estrutura Epi SiC típica para MOSFET

Observação:

O wafer SiC epitaxy pode ser usado para fabricar dispositivos SiC MOSFET de trincheira vertical e dispositivos SiC MOSFET planares.

2. Princípio de Funcionamento SiC MOSFET

SiC-MOSFET é um dispositivo que tem recebido muita atenção na pesquisa de dispositivos eletrônicos de potência de carboneto de silício. A região da fonte SiC MOSFET N+ e a dopagem do poço P são ambos iônicos implantados e recozidos e ativados a uma temperatura de 1700 °C.

O princípio de funcionamento da estrutura do SiC power MOSFET é:

Desligado: a fonte de alimentação positiva é aplicada entre o dreno e a fonte, e a tensão entre a porta e a fonte é zero. A junção PN J1 formada entre a região de base P e a região de deriva N é polarizada inversamente e nenhuma corrente flui entre os eletrodos de dreno e fonte.

Condução: Uma tensão positiva UGS é aplicada entre a porta e a fonte, e a porta é isolada, então nenhuma corrente de porta flui. No entanto, a tensão positiva da porta empurrará os buracos na região P abaixo dela e atrairá os elétrons minoritários na região P para a superfície da região P sob a porta.

Quando UGS é maior que UT (voltagem de ativação ou voltagem limiar), a concentração de elétrons na superfície da região P sob a porta excederá a concentração de buracos, de modo que o semicondutor tipo P é invertido em tipo N e se torna uma camada de inversão, que forma um canal N O canal faz com que a junção PN J1 desapareça e o dreno e a fonte conduzam eletricidade.

3. Aplicações SiC MOSFET

Os módulos MOSFET fabricados em SiC homeepitaxy são os mais utilizados em aplicações de alta frequência, média e pequena potência (tensão abaixo de 600V), principalmente em eletroeletrônicos.

Além disso, os MOSFETs baseados em SiC apresentam grandes vantagens em aplicações de sistemas elétricos de média e alta potência, como energia fotovoltaica, energia eólica, veículos elétricos e trânsito ferroviário. As vantagens da alta tensão, alta frequência e alta eficiência dos dispositivos de carboneto de silício podem superar as limitações do projeto de motor de veículo elétrico existente devido ao desempenho do dispositivo, que é o foco de pesquisa e desenvolvimento no campo de motores de veículos elétricos em casa e fora do país. Por exemplo, a unidade de controle de potência (PCU) no veículo elétrico híbrido (HEV) e veículo elétrico puro (EV) em conjunto começou a usar módulos fabricados na estrutura SiC MOSFET, e a relação de volume é reduzida para 1/5.

4. Vantagens dos Dispositivos Baseados na Estrutura Epitaxial SiC MOSFET

Comparado com o material Si amplamente utilizado, a maior condutividade térmica do material SiC determina sua alta densidade de corrente, e a largura de banda proibida mais alta determina a alta força de campo de ruptura e a alta temperatura de operação dos dispositivos SiC. As vantagens dos MOSFETs SIC podem ser resumidas da seguinte forma:

1) Trabalho em alta temperatura: o material SiC possui uma estrutura cristalina altamente estável em propriedades físicas, e sua largura de banda de energia pode atingir 2,2eV a 3,3eV, que é quase mais que o dobro do material Si. Portanto, a temperatura que o SiC pode suportar é maior. De um modo geral, a temperatura máxima de operação que os dispositivos SiC podem atingir pode chegar a 600 °C.

2) Alta tensão de bloqueio: A força do campo de ruptura do SiC é mais de dez vezes maior que a do Si, então a tensão de bloqueio do MOSFET baseado no SiC epi wafer é muito maior que a do Si.

3) Baixa perda: Em um nível de potência semelhante, a perda de condução de um SiC MOSFET é muito menor do que a baseada em Si. Além disso, a perda de condução de dispositivos baseados em SiC tem pouca dependência da temperatura e mudará muito pouco com a temperatura.

4) Velocidade de comutação rápida: SiC MOSFET vs Si MOSFET, no desenvolvimento e aplicação de SiC MOSFETs, em comparação com Si epitaxial MOSFETs do mesmo nível de potência, a resistência e a perda de comutação da estrutura epitaxial SiC MOSFET são bastante reduzidas, o que é adequado para frequências de operação mais altas. Além disso, devido às suas características de operação de alta temperatura, a estabilidade de alta temperatura é muito melhorada.

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 obter mais informações, entre em contato conosco pelo e-mail victorchan@powerwaywafer.com e powerwaymaterial@gmail.com.