碳化硅基MOSFETs器件研究进展

李金平, 王　琨

(1.国家国防科技工业局 协作配套中心, 北京 100081;　2.中国科学院半导体研究所 半导体材料科学重点实验室, 北京 100083)



碳化硅基MOSFETs器件研究进展

李金平1, 王琨2

(1.国家国防科技工业局 协作配套中心, 北京 100081;2.中国科学院半导体研究所 半导体材料科学重点实验室, 北京 100083)

基于近20年的研发，宽禁带半导体材料碳化硅(SiC)的金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFETs)的制备工艺逐步成熟，性能不断提高，已有SiC MOSFETs产品进入市场，故综述双注入MOSFETs(DMOSFETs)和沟槽MOSFETs(UMOSFETs)两种结构的SiC MOSFETs的研究进展和发展趋势，并介绍SiC MOSFETs器件制备的关键工艺和目前推出SiC MOSFET产品的公司及其产品性能。

碳化硅；功率器件；金属-氧化物-半导体场效应晶体管；阻断电压；通态电阻

第三代宽禁带半导体材料碳化硅(SiC)具有禁带宽度大、热导率高、击穿电场高、稳定性好等突出优势，非常适于研制新一代高压、大电流、高效率电力电子器件,其在电动汽车、高速铁路、舰船驱动、光伏和风力发电等领域具有极其重要的应用前景，是目前的国际研究热点。基于SiC材料可以研制多种类型的整流器件和电力开关器件，例如肖特基二极管(SBD)、金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)、结势垒控制肖特基二极管(JBS)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。

与同为第三代宽禁带半导体材料的氮化镓(GaN)等材料相比，SiC可以通过热氧化得到氧化物材料二氧化硅(SiO2)，从而使得基于SiC材料的MOSFETs器件和电路的研制成为可能。与其他类型的SiC电力电子器件相比，SiC MOSFETs具有高开关速度、高反向阻断电压等优势，而且驱动电路简单，与现有的电力电子器件(硅基功率MOSFETs和IGBTs)兼容性好，是备受瞩目的新型电力开关器件，具有极为突出的潜力和优势。……