據(jù)南京發(fā)布近日消息，國家第三代半導體技術創(chuàng)新中心（南京）歷時4年自主研發(fā)，成功攻關溝槽型碳化硅MOSFET芯片制造關鍵技術，打破平面型碳化硅MOSFET芯片性能“天花板”。據(jù)悉這是我國在這一領域的首次突破。
source:江寧發(fā)布
公開資料顯示，碳化硅是第三代半導體材料的主要代表之一，具有寬禁帶、高臨界擊穿電場、高電子飽和遷移速率和高導熱率等優(yōu)良特性。碳化硅MOS主要有平面結構和溝槽結構兩種結構。目前業(yè)內應用主要以平面型碳化硅MOSFET芯片為主。
平面碳化硅MOS結構的特點是工藝簡單，元胞一致性較好、雪崩能量比較高；缺點是當電流被限制在靠近P體區(qū)域的狹窄N區(qū)中，流過時會產生JFET效應，增加通態(tài)電阻，且寄生電容較大。
溝槽型結構是將柵極埋入基體中，形成垂直溝道，特點是可以增加元胞密度，沒有JFET效應，溝道晶面可實現(xiàn)最佳的溝道遷移率，導通電阻比平面結構明顯降低；缺點是由于要開溝槽，工藝更加復雜，且元胞的一致性較差，雪崩能量比較低。
“關鍵就在工藝上?！眹业谌雽w技術創(chuàng)新中心（南京）技術總監(jiān)黃潤華介紹，碳化硅材料硬度非常高，改平面為溝槽，就意味著要在材料上“挖坑”，且不能“挖”得“坑坑洼洼”的。在制備過程中，刻蝕工藝的刻蝕精度、刻蝕損傷以及刻蝕表面殘留物均對碳化硅器件的研制和性能有致命影響。
對此，國家第三代半導體技術創(chuàng)新中心（南京）組織核心研發(fā)團隊和全線配合團隊，歷時4年，不斷嘗試新工藝，最終建立全新工藝流程，突破“挖坑”難、穩(wěn)、準等難點，成功制造出溝槽型碳化硅
MOSFET芯片，較平面型提升導通性能30%左右，目前中心正在進行溝槽型碳化硅MOSFET芯片產品開發(fā)，推出溝槽型的碳化硅功率器件，預計一年內可在新能源汽車電驅動、智能電網(wǎng)、光伏儲能等領域投入應用。
該突破對我們的生活和半導體產業(yè)有何加持作用呢？黃潤華以新能源汽車舉例介紹，碳化硅功率器件本身相比硅器件具備省電優(yōu)勢，可提升續(xù)航能力約5%；應用溝槽結構后，可實現(xiàn)更低電阻的設計。在導通性能指標不變的情況下，則可實現(xiàn)更高密度的芯片布局，從而降低芯片使用成本。
生產一代、研發(fā)一代、預研一代，目前國家第三代半導體技術創(chuàng)新中心（南京）已啟動碳化硅超級結器件研究，“這個結構的性能，比溝槽型結構更優(yōu)更強，目前還在研發(fā)。”黃潤華透露。（來源：全球半導體觀察）
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