近日，九峰山實驗室在碳化硅超結領域取得新進展：完成具有完全自主知識產權的碳化硅多級溝槽超結器件新結構設計，形成了自主可控的成套工藝技術。優(yōu)化后的超結肖特基二極管可以實現2000V以上的耐壓，比導通電阻低至0.997m?·c㎡，打破了碳化硅單極型器件的一維極限，同時該超結器件的多級溝槽刻蝕核心工藝研發(fā)也已完成。
早在8月1日，九峰山實驗室官微發(fā)布消息稱，6寸碳化硅（SiC）中試線全面通線，首批溝槽型MOSFET器件晶圓下線。實驗室已具備碳化硅外延、工藝流程、測試等全流程技術服務能力。
碳化硅（SiC）溝槽結構因其可增加單元密度等獨特優(yōu)勢，被認為是碳化硅MOSFET器件未來的主流設計，國內尚處于追趕階段。
九峰山實驗室工藝中心團隊在充分調研及大量驗證測試的基礎上，充分梳理關鍵工藝及工藝風險點，周密制定開發(fā)計劃，在4個月內持續(xù)續(xù)攻克碳化硅（SiC）器件刻蝕均一性差、注入后翹曲度高、柵極底部微溝槽等工藝難點，實現自主IP的碳化硅（SiC）溝槽技術布局，解決了一直困擾業(yè)界的溝槽型碳化硅MOSFET器件的多項工藝難題。
碳化硅溝槽MOSFET技術
溝槽式碳化硅MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）是一種基于碳化硅材料的MOSFET器件。碳化硅是一種寬禁帶半導體材料，具有高電子遷移率、高擊穿電場強度和高熱導率等優(yōu)點，適用于高功率和高溫應用。
溝槽式碳化硅MOSFET的結構與傳統的溝道式MOSFET類似，都包括源極、漏極和柵極。其中，碳化硅材料作為溝道區(qū)域，負責電子傳輸。柵極通過外加電壓控制溝道區(qū)域的導電性，實現開關功能。溝槽式結構則是指在溝道區(qū)域形成一系列的溝槽，增加了器件的表面積，提高了電流密度和功率處理能力。
溝槽式碳化硅MOSFET具有以下特點：高電子遷移率、高擊穿電場強度、高熱導率、低導通電阻和高頻特性好等特點。廣泛應用于高功率電子設備、電力電子和汽車電子等領域，如電力轉換器、電機驅動器、電動汽車充電器等。
圖源：Carbontech
碳化硅多級溝槽超結器件
碳化硅多級溝槽超結器件是一種基于碳化硅材料的功率器件，它結合了多級結構和溝槽設計，以提高器件的性能和效率。
多級結構：采用多級結構可以增加器件的擊穿電壓和降低導通電阻?？梢栽O計多個PN結層次，形成串聯的結構，提高整體器件的擊穿電壓。多級結構還可以實現更好的電流均衡，減少電流集中現象，提高器件的可靠性和穩(wěn)定性。
碳化硅多級溝槽超結器件的工作原理是通過多個PN結層次的串聯來實現高擊穿電壓。溝槽結構增加了器件的表面積，提高了電流密度和功率處理能力。在工作時，外加電壓控制溝槽中的電子傳輸，實現開關功能。由于碳化硅材料的優(yōu)點，這種器件具有高效率、高可靠性和高性能的特點。
?SiC多級溝槽JBS結構示意圖及電場仿真（圖源：九峰山實驗室）
九峰山實驗室
九峰山實驗室專注于寬禁帶半導體新型功率器件技術研究。從材料基礎，器件工藝，器件結構和可靠性等共性技術問題出發(fā)，重點突破了下一代碳化硅溝槽器件技術、新型SiC溝槽MOSFET及成套工藝技術、新型氧化鎵器件及制備技術等。這些核心器件技術的研究將為未來新能源汽車，高效率高功率密度的光伏風能等電力系統提供重要的技術支撐。
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原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦半導體網）：九峰山實驗室實現碳化硅超結器件突破：耐壓2000V以上，導通電阻創(chuàng)新低