4年磨一“芯”,我国首次突破沟槽型SiCMOSFET芯片制造技术

芯片带师小可爱 2024-09-04 16:55:48

导语:据南京市政府官方消息,国家第三代半导体技术创新中心(南京)历经4年自主研发,成功突破沟槽型SiC MOSFET芯片制造关键技术,打破平面型SiC MOSFET芯片性能“天花板”,实现我国在该领域首次突破。

国家第三代半导体技术创新中心(南京)

SiC是第三代半导体材料的主要代表之一,具有宽禁带、高临界击穿电场,高电子饱和迁移速率和高导热率等优良特性。

SiC MOS主要分为平面和沟槽两种结构,目前业内应用以平面SiC MOSFET芯片为主。

沟槽栅结构的设计比平面栅结构具有更明显的性能优势,可实现更低导通损耗,更好的开关性能、更高的晶圆密度,从而大大降低芯片使用成本。

但由于一直受限于制造工艺,沟槽型 SiC MOSFET芯片产品迟迟未能问世。

平面型SiC MOSFET与沟槽型SiC MOSFET对比(芯片大师自制)

国家第三代半导体技术创新中心(南京)技术总监黄润华称“关键就在工艺上”,SiC 材料硬度非常高,改平面为沟槽,就意味着要在材料上“挖坑”,且不能“挖”得“坑坑洼洼”的。

在制备过程中,刻蚀工艺的刻蚀精度、刻蚀损伤以及刻蚀表面残留物均对 SiC 器件的研制和性能有致命的影响。

国家第三代半导体技术创新中心(南京)组织核心研发团队和全线配合团队,历时 4 年,不断尝试新工艺,最终建立全新工艺流程,突破“挖坑”难、稳、准等难点,成功制造出沟槽型SiC MOSFET 芯片。较平面型提升导通性能 30% 左右。

科研人员在第三代半导体—碳化硅芯片产线上检测产品(来源南京日报)

据黄润华介绍 SiC 功率器件本身相比 Si 器件具备省电优势,可提升续航能力约5%;应用沟槽结构后,可实现更低电阻的设计。在导通性能指标不变的情况下,则可实现更高密度的芯片布局,从而降低芯片使用成本。

目前中心正在进行沟槽型 SiC MOSFET 芯片产品开发,推出沟槽型的SiC 功率器件,预计一年内可在新能源汽车电驱动、智能电网、光伏储能等领域投入应用。

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芯片带师小可爱

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