9 月 3 日消息,,“南京發(fā)布”官方公眾號(hào)于 9 月 1 日發(fā)布博文,報(bào)道稱國家第三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心(南京)歷時(shí) 4 年自主研發(fā),成功攻關(guān)溝槽型碳化硅 MOSFET 芯片制造關(guān)鍵技術(shù),,打破平面型碳化硅 MOSFET 芯片性能“天花板”,實(shí)現(xiàn)我國在該領(lǐng)域的首次突破,。
項(xiàng)目背景
碳化硅是第三代半導(dǎo)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(dǎo)熱率等優(yōu)良特性,。
碳化硅 MOS 主要有平面結(jié)構(gòu)和溝槽結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu),目前業(yè)內(nèi)應(yīng)用主要以平面型碳化硅 MOSFET 芯片為主,。
平面碳化硅 MOS 結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是工藝簡單,,元胞一致性較好、雪崩能量比較高,;缺點(diǎn)是當(dāng)電流被限制在靠近 P 體區(qū)域的狹窄 N 區(qū)中,,流過時(shí)會(huì)產(chǎn)生 JFET 效應(yīng),增加通態(tài)電阻,,且寄生電容較大,。
平面型與溝槽型碳化硅 MOSFET 技術(shù)對(duì)比
溝槽型結(jié)構(gòu)是將柵極埋入基體中,形成垂直溝道,,特點(diǎn)是可以增加元胞密度,,沒有 JFET 效應(yīng),溝道晶面可實(shí)現(xiàn)最佳的溝道遷移率,,導(dǎo)通電阻比平面結(jié)構(gòu)明顯降低,;缺點(diǎn)是由于要開溝槽,工藝更加復(fù)雜,,且元胞的一致性較差,,雪崩能量比較低。
而溝槽柵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)比平面柵結(jié)構(gòu)具有明顯的性能優(yōu)勢,,可實(shí)現(xiàn)更低的導(dǎo)通損耗,、更好的開關(guān)性能,、更高的晶圓密度,從而大大降低芯片使用成本,,卻一直以來受限于制造工藝,,溝槽型碳化硅 MOSFET 芯片產(chǎn)品遲遲未能問世、應(yīng)用,。
項(xiàng)目介紹
國家第三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心(南京)技術(shù)總監(jiān)黃潤華介紹稱“關(guān)鍵就在工藝上”,,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。
國家第三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心(南京),。圖源:江寧發(fā)布,。
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(duì)碳化硅器件的研制和性能有致命的影響,。
國家第三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心(南京)組織核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)和全線配合團(tuán)隊(duì),歷時(shí) 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(zhǔn)等難點(diǎn),成功制造出溝槽型碳化硅 MOSFET 芯片,。
較平面型提升導(dǎo)通性能 30% 左右,,目前中心正在進(jìn)行溝槽型碳化硅 MOSFET 芯片產(chǎn)品開發(fā),推出溝槽型的碳化硅功率器件,,預(yù)計(jì)一年內(nèi)可在新能源汽車電驅(qū)動(dòng),、智能電網(wǎng)、光伏儲(chǔ)能等領(lǐng)域投入應(yīng)用,。
項(xiàng)目意義
對(duì)老百姓生活有何影響,?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(yīng)用溝槽結(jié)構(gòu)后,可實(shí)現(xiàn)更低電阻的設(shè)計(jì),。
在導(dǎo)通性能指標(biāo)不變的情況下,,則可實(shí)現(xiàn)更高密度的芯片布局,從而降低芯片使用成本。