【導讀】heshideshebeigainianyingyunxuyidingdeshejiziyoudu，yibianshiyinggezhongrenwugaikuangdexuqiu
，erwuxuduichulihebujujinxingzhongdagaibian。raner
，guanjianxingnengzhibiaorengranshisuoxuanqijiangainiandedimianjibidianzu，yuqitaliechudecanshuxiangjiehe。tu 1 列出了一些被認為必不可少的參數
，還可以添加更多參數。

heshideshebeigainianyingyunxuyidingdeshejiziyoudu，yibianshiyinggezhongrenwugaikuangdexuqiu，erwuxuduichulihebujujinxingzhongdagaibian。raner，guanjianxingnengzhibiaorengranshisuoxuanqijiangainiandedimianjibidianzu，yuqitaliechudecanshuxiangjiehe。tu 1 列出了一些被認為必不可少的參數，還可以添加更多參數。

圖 1：必須與 SiC MOSFET 的性能指標（左）進行平衡的所選參數（右）

重要的驗收標準之一是設備在其目標應用的操作條件下的可靠性。與現有矽器件世界的主要區別在於，SiC 元yuan件jian在zai更geng高gao的de內nei部bu電dian場chang下xia工gong作zuo。相xiang關guan機ji製zhi需xu要yao仔zai細xi分fen析xi。它ta們men的de共gong同tong點dian是shi
，器qi件jian的de總zong電dian阻zu由you漏lou極ji和he源yuan極ji接jie觸chu電dian阻zu的de串chuan聯lian定ding義yi，包bao括kuo靠kao近jin接jie觸chu的de高gao摻chan雜za區qu域yu
、溝道電阻、JFET 區域的電阻以及漂移區電阻（見圖 2）。請注意，在高壓矽 MOSFET 中，漂移區明顯主導著總電阻
；在 SiC 器件中，該部件可以設計為具有如上所述的顯著更高的電導率。

圖 2：平麵 DMOS SiC MOSFET 草圖（左）和垂直溝槽 TMOS SiC MOSFET 以及電阻相關貢獻的相應位置

關於關鍵 MOSFET 元件 SiC-SiO 2界麵，必須考慮與矽相比的以下差異：

與 Si 相比，SiC 具有更高的單位麵積原子表麵密度，從而導致懸空 Si- 和 C- 鍵的密度更高；位於界麵附近的柵氧化層中的缺陷可能出現在能隙中
，並充當電子的陷阱[1]。

熱生長氧化物的厚度很大程度上取決於晶麵。

與 Si 器件相比（MV 而不是 kV），SiC 器件在阻斷模式下工作在更高的漏極感應電場下，這需要采取措施限製柵極氧化物中的電場，以維持阻斷階段氧化物的可靠性 [2 ]。另請參見圖 3：對於 TMOS，關鍵點是溝槽角
，對於 DMOS，關鍵點是單元的中心。

由於勢壘高度較小，與 Si 器件相比，SiC MOS 結構在給定電場下表現出更高的 Fowler-Nordheim 電流注入。因此，界麵 SiC 側的電場必須受到限製 [3,4]。

上述界麵缺陷導致溝道遷移率非常低。因此，它們導致溝道對總導通電阻的貢獻很大。因此，SiC 相xiang對dui於yu矽gui的de漂piao移yi區qu電dian阻zu非fei常chang低di的de優you勢shi由you於yu高gao溝gou道dao貢gong獻xian而er被bei削xue弱ruo。克ke服fu這zhe一yi困kun境jing的de一yi種zhong觀guan察cha到dao的de方fang法fa是shi增zeng加jia在zai導dao通tong狀zhuang態tai下xia施shi加jia在zai氧yang化hua物wu上shang的de電dian場chang，或huo者zhe用yong於yu導dao通tong的de更geng高gao的de柵zha極ji源yuan極ji（V GS）偏置或者相對薄的柵極氧化物。所施加的電場超過了矽基 MOSFET 器件中通常使用的值（4 至 5 MV/cm，而矽中為 3 MV/cm）。導通狀態下氧化物中如此高的磁場可能會加速磨損，並限製篩選剩餘的外在氧化物缺陷的能力[1]。

    圖 3：左圖：平麵 MOSFET（半電池）的典型結構，顯示了兩個關於氧化物場應力的敏感區域。右圖：溝槽 MOSFET（半電池）的典型結構
，關鍵問題是溝槽拐角處的氧化物場應力。

基於這些考慮，很明顯，SiC 平麵 MOSFET 器件實際上對氧化物場應力有兩個敏感區域
，如圖 3 左zuo側ce部bu分fen所suo示shi。首shou先xian

，討tao論lun的de是shi電dian場chang區qu域yu中zhong反fan向xiang模mo式shi的de應ying力li其qi次ci
，靠kao近jin漂piao移yi區qu和he柵zha極ji氧yang化hua物wu之zhi間jian的de界jie麵mian，其qi次ci是shi在zai導dao通tong狀zhuang態tai下xia受shou應ying力li的de柵zha極ji和he源yuan極ji之zhi間jian的de重zhong疊die。

導(dao)通(tong)狀(zhuang)態(tai)下(xia)的(de)高(gao)電(dian)場(chang)被(bei)認(ren)為(wei)更(geng)危(wei)險(xian)，因(yin)為(wei)隻(zhi)要(yao)必(bi)須(xu)保(bao)證(zheng)導(dao)通(tong)電(dian)阻(zu)性(xing)能(neng)，就(jiu)沒(mei)有(you)適(shi)當(dang)的(de)器(qi)件(jian)設(she)計(ji)措(cuo)施(shi)可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)導(dao)通(tong)狀(zhuang)態(tai)下(xia)的(de)場(chang)應(ying)力(li)。英(ying)飛(fei)淩(ling)的(de)總(zong)體(ti)目(mu)標(biao)是(shi)結(jie)合(he)低(di) R DSon由 SiC 提供的工作模式使該部件在眾所周知的安全氧化物場強條件下運行。因此，我們決定放棄 DMOS 技ji術shu

，從cong一yi開kai始shi就jiu專zhuan注zhu於yu基ji於yu溝gou槽cao的de器qi件jian。遠yuan離li具ju有you高gao缺que陷xian密mi度du的de平ping麵mian表biao麵mian，轉zhuan向xiang其qi他ta更geng有you利li的de表biao麵mian取qu向xiang，可ke以yi在zai低di氧yang化hua物wu場chang下xia實shi現xian低di溝gou道dao電dian阻zu。這zhe些xie邊bian界jie條tiao件jian是shi轉zhuan移yi矽gui功gong率lv半ban導dao體ti領ling域yu建jian立li的de質zhi量liang保bao證zheng方fang法fa的de基ji線xian，以yi保bao證zheng工gong業ye和he汽qi車che應ying用yong中zhong預yu期qi的de FIT 率。

圖 4：CoolSiCMOSFET 單元結構示意圖

CoolSiC MOSFET 單元設計旨在限製導通狀態和截止狀態下柵極氧化物中的電場（見圖 4）。同時，提供了具有吸引力的 1200 V 級特定導通電阻
，即使在批量生產中也可以以穩定且可重複的方式實現。低導通電阻確保驅動電壓電平僅為V GS= 15 V 與足夠高的柵源閾值電壓（通常為 4.5 V）相結合，成為 SiC 晶jing體ti管guan領ling域yu的de基ji準zhun。該gai設she計ji的de特te殊shu功gong能neng包bao括kuo通tong過guo自zi對dui準zhun工gong藝yi將jiang通tong道dao定ding向xiang為wei單dan一yi晶jing體ti取qu向xiang。這zhe確que保bao了le的de溝gou道dao遷qian移yi率lv和he窄zhai的de閾yu值zhi電dian壓ya分fen布bu。另ling一yi個ge特te點dian是shi深shen p 溝槽在中心與實際 MOS 溝槽相交，以允許狹窄的 p+ 到 p+ 間距尺寸
，從而有效屏蔽下部氧化物角。

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