【嘉德點評】廈門芯光潤澤的該項專利提出的碳化矽MOSFET器件在提升器件續流能力的同時，還可防止肖特基接觸區在器件工作於高壓阻斷模式時洩漏電流過大的問題。
集微網消息，2019年國內首條碳化矽智能功率模塊(SiC IPM)生產線在廈門芯光潤澤科技有限公司正式投產，其生產的碳化矽產品廣泛應用於港口重機、家電、高鐵、數據機房、新能源汽車充電樁等領域，可以為這些行業器件提供高端核心功率部件，大大提高國內市場供給率。
近些年來電力電子系統的發展對系統中的功率器件提出了更高的要求，矽(Si)基電力電子器件由於材料本身的限制已無法滿足系統應用的要求。而新型半導體材料碳化矽(SiC)在諸多特性上遠好於矽材料，使用碳化矽製備的MOSFET器件在導通電阻、開關時間、開關損耗和散熱性能等方面，均有著替代現有IGBT的巨大潛力。在碳化矽MOSFET中，常使用結勢壘肖特基二極體以節約系統面積，然而為使肖特基二極體擁有較好的續流能力，需要較大的肖特基接觸區面積，從而導致MOSFET正常工作時有較大的洩漏電流，同時也增加了碳化矽MOSFET器件的元胞面積，增加了晶片製備成本。
在這種背景下，廈門芯光潤澤公司於2019年2月14日提出一項名為「碳化矽MOSFET器件及其製備方法」的發明專利（申請號：201910116289.6），申請人為廈門芯光潤澤科技有限公司。此專利提出的碳化矽MOSFET器件在提升器件續流能力的同時，還可防止肖特基接觸區在器件工作於高壓阻斷模式時洩漏電流過大的問題。
圖1 碳化矽MOSFET器件示意圖
本專利提供的集成溝槽結勢壘肖特基二極體的碳化矽MOSFET器件的結構剖面如圖1所示，自下而上包括漏電極（金屬19），N+襯底11和N-外延層12。第一金屬分別與P+區16、部分第一P-阱區14、部分N+區17形成良好的歐姆接觸。另外，器件還包括金屬19、柵介質層20、柵極21、隔離介質層22、第一P-阱區14、第二P-阱區15。與此同時，第二金屬覆蓋溝槽13表面以形成第二歐姆接觸23，覆蓋第一間隔上表面以形成肖特基接觸24；第三金屬25覆蓋隔離介質層22、第一金屬和第二金屬。三種金屬均作為源電極的一部分，第一歐姆接觸為其中一部分源極歐姆接觸，之後通過第三金屬，使第一金屬和第二金屬連接。第一歐姆接觸與第二歐姆接觸23和肖特基接觸24相連接，共同形成了相應MOS器件的源電極。
圖2 碳化矽MOSFET製備方法過程圖
此專利還提出了碳化矽MOSFET製備流程如圖2所示。首先在N+襯底11上採用外延生長的方式形成N-外延層12，進而沉積形成第一掩模層，並通過光刻與ICP刻蝕工藝分別形成第一掩模圖形與溝槽13。此後對溝槽和部分N-外延層表面進行Al離子注入，形成第一P-阱區和第二P-阱區，然後在第一P-阱區注入N離子和Al離子形成N+區17和P+區16。最後形成柵介質層20覆蓋整個源區(包括部分N+區17上表面、部分第一P-阱區14上表面和部分N-外延層12)上表面，並在柵介質層20上表面形成柵極21，在柵極21的側面和上表面形成隔離介質層22，完成整個製備過程。
圖3 阻斷伏安特性曲線對比分析
圖3展示了專利提出的碳化矽MOSFET器件與現有碳化矽MOSFET器件的阻斷伏安特性曲線對比圖。從圖中可以看出碳化矽MOSFET器件由於具有TJBS結構(溝槽結勢壘肖特基二極體結構)，器件洩漏電流得到了有效降低，從而能夠降低了器件功耗。
以上就是芯光潤澤公司提出的新型碳化矽MOSFET器件及其製備方法，在國際半導體市場持續保持高速增長而國內市場自給率不足的情況下，相信廈門芯光潤澤科技能夠通過技術創新找到我國晶片產業健康發展的突破口，成為中國半導體行業和企業的前進方向。
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（校對/holly）