微电子所在SiC MOSFET器件研制方面取得重要进展

近日，中科院微电子研究所微波器件与集成电路研究室（四室）碳化硅电力电子器件研究团队在SiC MOSFET器件研制方面取得重要进展，成功研制出1200V/15A、1700V/8A SiC MOSFET器件。

 

碳化硅（SiC）是第三代半导体材料，具有禁带宽度大、临界击穿场强高、热导率高等优点，是制作高压、大功率半导体器件的理想材料。碳化硅电力电子器件，特别是SiC MOSFET器件是下一代高效电力电子器件技术的核心。

 

碳化硅电力电子器件研究团队基于微电子所4英寸硅工艺平台，对SiC MOS界面态来源与调控机理等开展了深入研究，开发了SiC栅氧化和氮化的栅介质工艺，将MOS栅电容的CV平带电压从3V左右降低到小于0.2V，成功 研制出1200V和1700V SiC MOSFET器件（如图1所示）。图2所示为1200V/15A SiC MOSFET器件，输出电流在VDS=10V，VGS=22V时为10A，在VDS=20V时达到15A，反向耐压在漏电流为100nA时为1353V。 图3所示为1700V/8A SiC MOSFET器件，输出在VDS=5V，VGS=22V时为5A，在VDS=13V时达到8A，反向耐压在漏电流为20nA时可达1900V。SiC MOSFET器件的成功研制为更高性能及IGBT等新型结构碳化硅电力电子器件的研发奠定了扎实基础。

 

该项目得到国家自然科学基金资助，并获得微电子所与南车株洲电力机车研究所有限公司共建的新型电力电子器件联合研发中心项目支持。

 

图1 研制的1200V和1700V SiC MOSFET芯片照片

 

图2 1200V/15A SiC MOSFET器件特性曲线

 

图3 1700V/8A SiC MOSFET器件特性曲线