Подложка SiC иSiC гомоэпитаксияот PAM-XIAMEN могут быть предоставлены для изготовления устройств MOSFET. Структура MOSFET из карбида кремния (SiC) в основном изготавливается путем имитации процесса изготовления структуры Si MOSFET. С точки зрения конфигурации структуры MOSFET обычно делятся на два типа: с плоским затвором и затвором с канавкой. Ниже представлена типичная эпи-структура SiC MOSFET. Более подробную информацию об эпитаксиальной структуре SiC MOSFET на подложке SiC можно получить у нас. Или вы можете отправить нам свой дизайн эпитаксиальной пластины SiC для выращивания.
1. Типичная структура SiC Epi для MOSFET
| Эпи-слой | Материал | Толщина | Концентрация носителей |
| 1 | SiC N–Слой дрейфа | 10 мм | 6 х 1015см-3 |
| 0 | 4H-SiC N+Субстрат | – | – |
Примечание:
Эпитаксическая пластина SiC может использоваться для изготовления вертикальных траншейных SiC MOSFET и планарных SiC MOSFET.
2. Принцип работы SiC MOSFET
SiC-MOSFET — это устройство, которому уделяется большое внимание в исследованиях силовых электронных устройств на основе карбида кремния. Область источника SiC MOSFET N+ и легирование ямы P были имплантированы ионами, отожжены и активированы при температуре 1700 °C.
Принцип работы структуры SiC power MOSFET:
Не горит: между стоком и истоком подается положительный источник питания, а напряжение между затвором и истоком равно нулю. PN-переход J1, образованный между базовой областью P и областью дрейфа N, смещен в обратном направлении, и ток между электродами стока и истока не течет.
Проводимость: между затвором и истоком приложено положительное напряжение UGS, а затвор изолирован, поэтому ток затвора не течет. Однако положительное напряжение затвора будет отталкивать дырки в P-области под ним и притягивать неосновные электроны в P-области к поверхности P-области под затвором.
Когда UGS больше, чем UT (напряжение включения или пороговое напряжение), концентрация электронов на поверхности области P под затвором будет превышать концентрацию дырок, так что полупроводник P-типа инвертируется в N-тип и становится инверсионный слой, образующий N-канал. В канале исчезает PN-переход J1, а сток и исток проводят электричество.
3. Приложения SiC MOSFET
Модули MOSFET, изготовленные на основе гомоэпитаксии SiC, наиболее широко используются в высокочастотных, средних и малых мощностях (напряжение ниже 600 В), особенно в бытовой электронике.
Кроме того, полевые МОП-транзисторы на основе карбида кремния имеют большие преимущества в электрических системах средней и высокой мощности, таких как фотогальваника, ветроэнергетика, электромобили и железнодорожный транспорт. Преимущества высокого напряжения, высокой частоты и высокой эффективности устройств из карбида кремния могут преодолеть ограничения существующей конструкции двигателя электромобиля благодаря производительности устройства, которая находится в центре внимания исследований и разработок в области двигателей электромобилей для дома и за рубеж. Например, блок управления мощностью (PCU) в гибридном электромобиле (HEV) и чистом электромобиле (EV) совместно начал использовать модули, изготовленные на структуре SiC MOSFET, а объемное соотношение уменьшено до 1/5.
4. Преимущества устройств на основе эпитаксиальной структуры SiC MOSFET
По сравнению с широко используемым материалом Si более высокая теплопроводность материала SiC определяет его высокую плотность тока, а более высокая ширина запрещенной зоны определяет высокую напряженность поля пробоя и высокую рабочую температуру устройств SiC. Преимущества SIC MOSFET можно резюмировать следующим образом:
1) Работа при высоких температурах: материал SiC имеет очень стабильную кристаллическую структуру по физическим свойствам, а ширина его энергетической зоны может достигать от 2,2 до 3,3 эВ, что почти вдвое больше, чем у материала Si. Следовательно, температура, которую может выдержать SiC, выше. Вообще говоря, максимальная рабочая температура, которую могут достигать устройства SiC, может достигать 600 °C.
2) Высокое напряжение блокировки: напряженность поля пробоя SiC более чем в десять раз больше, чем у Si, поэтому напряжение блокировки MOSFET на основе эпитаксиальной пластины SiC намного выше, чем у Si.
3) Низкие потери: при аналогичном уровне мощности потери проводимости SiC MOSFET намного меньше, чем у SiC. Кроме того, потери проводимости устройств на основе SiC мало зависят от температуры и очень мало меняются при изменении температуры.
4) Высокая скорость переключения: SiC MOSFET по сравнению с Si MOSFET, при разработке и применении SiC MOSFET по сравнению с Si эпитаксиальными MOSFET того же уровня мощности, сопротивление во включенном состоянии и коммутационные потери эпитаксиальной структуры SiC MOSFET значительно снижены, что подходит для более высоких рабочих частот. Кроме того, благодаря своим высокотемпературным рабочим характеристикам значительно улучшена высокотемпературная стабильность.
5. Часто задаваемые вопросы по эпитаксии SiC MOSFET.
Q:Какой уровень легирования можно предложить для подложки SiC? Мы хотели бы получить сильно легированную подложку N++, если это возможно (<0,005 Ом-см). Возможно ли это для применения силового МОП-транзистора на 1200 В?
:1) В настоящее время удельное сопротивление коммерческой подложки SiC составляет 0,015 ~ 0,028 Ом, а удельное сопротивление эпитаксиального слоя выше, чем у подложки, поэтому невозможно достичь требования удельного сопротивления эпитаксиального слоя <0,005 (единицы Ома).
2) Для устройств на 1200 В рекомендуемыми параметрами являются толщина XXum и концентрация XX (удельное сопротивление эпитаксиального слоя около 1 Ом). Пожалуйста свяжитесьvictorchan@powerwaywafer.comдля конкретных ценностей.
Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте по адресу victorchan@powerwaywafer.com и powerwaymaterial@gmail.com.