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优化SiC MOSFET性能

稿件来源:今日半导体 责任编辑: 发布时间:2020-11-05

  美国纽约州立大学理工学院(SUNY Poly)的两名研究人员声称4H多型碳化硅(SiC)侧向金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)具有创纪录的性能。特别是栅漏间距为2.5μm的0.3μm沟道器件可实现7.7mΩ-cm2的比导通电阻和450V击穿。

  两名研究人员设计了各种尺寸不同的MOSFET,衬底具有6μm重掺杂n+漂移层。高温氮离子注入产生了n+源和沟道终止区。激活掺杂后实现栅极绝缘,再对栅极氧化物进行图案化,施加层间电介质(ILD)。然后使用镍进行自对准硅化物晶体管的形成工艺。随后进行900°C或1000°C的快速热退火(RTA)。较高的温度导致较低的接触电阻。通过4μm的铝沉积以及氮化物/聚酰亚胺正面钝化来完成器件制造。

  该设备的横向布局由多个以源极或漏极为中心的叉指组成。以减轻外围P+区域的电场拥挤并扩展水平耗尽层,以达到器件的指定击穿电压。

  以源为中心的方法在没有边缘端接的情况下实现了100V的600V阻断电压。相比之下,在以漏极为中心的器件中,这种阻塞仅限于280V。与室温(25°C)相比,高温下器件的导通电阻降低。最低温度为125°C,但在最高200°C的范围内,导通电阻仍低于室温。RON从125°C起上升,sp可能是由于其他高温电阻的控制。

  通常,这些器件的栅漏距离为5μm。一个以源极为中心的器件,栅漏极间距较小,为2.5μm,沟道长度为0.3μm,仍然可以实现合理的450V击穿电压,最低的RON为7.7mΩ-cm2。450V对应于180V/μm的阻断,而5μm栅漏器件(0.5μm通道)的阻断电压为120V/μm。

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