【嘉德點評】英飛凌的此項專利可以有效的改善碳化硅器件的短路耐用性,碳化硅(SiC)器件的穩(wěn)定性和可靠性都被市場一一驗證,所以在對可靠性要求更高的領(lǐng)域,SiC產(chǎn)品可以有較快的增長。

近年來碳化硅(SiC)市場的競爭已經(jīng)如火如荼,而且業(yè)內(nèi)對第三代半導(dǎo)體的投資可謂是熱度高漲。作為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體企業(yè),英飛凌也在不斷地加大對SiC領(lǐng)域的投資。

碳化硅(SiC)的寬帶隙以及低本征載流子濃度和高臨界電場適用于制造具有大阻斷電壓和小導(dǎo)通電阻的功率半導(dǎo)體器件。

功率半導(dǎo)體器件通常被用于控制從輸入級到輸出級的電能轉(zhuǎn)移,例如在DC/AC轉(zhuǎn)換器、AC/AC轉(zhuǎn)換器或AC/DC轉(zhuǎn)換器中。在典型的轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,負(fù)載側(cè)的短路條件在功率半導(dǎo)體器件的短路條件下變換。短路檢測電路可以檢測短路狀況,并且可以關(guān)斷功率半導(dǎo)體器件和/或可以激活斷路器。對于在短路狀態(tài)的開始與結(jié)束之間的時間段,高的短路電流就會流過功率半導(dǎo)體器件,這樣就需要改善碳化硅器件的短路耐用性。

為此,英飛凌申請了一項名為“碳化硅半導(dǎo)體器件”的發(fā)明專利(申請?zhí)?201910541533 .3),申請人為英飛凌科技股份有限公司。

圖1 SiC器件的電路圖

上圖1是該專利提出的一種SiC器件的電路圖,源極端子S、漏極端子D和柵極端子G共同構(gòu)成了三端子SiC器件500,同時SiC器件500還包括該SiC器件包括串聯(lián)地電連接的JFET 810和IGFET 820。

圖2 SiC器件垂直橫截面圖

圖2示出了SiC器件的垂直橫截面示意圖,由圖可知,SiC器件500包括第一負(fù)載電極310和碳化硅本體100,其中柵極結(jié)構(gòu)150從碳化硅本體100的第一表面101延伸到碳化硅本體100中。然后形成在碳化硅本體100中的半導(dǎo)體區(qū)120、160、170電連接到第一負(fù)載電極310,而且半導(dǎo)體區(qū)120、160、170和源極區(qū)110可以直接形成相應(yīng)的pn結(jié)。

另外,第一負(fù)載電極310可以形成源極端子S,或者直接電連接到源極端子S。同樣,第二負(fù)載電極320也可以形成漏極端子D或者電連接到漏極端子D。而層間電介質(zhì)210的出現(xiàn),能夠使第一負(fù)載電極310和柵電極155彼此分離。

源極區(qū)110主要包括與第一負(fù)載電極310直接接觸的重?fù)诫s接觸部分111以及溝道部分112,其中溝道部分112中的最大摻雜劑濃度為接觸部分111中的最大摻雜劑濃度的10%左右,并且溝道部分112的第一端可以利用接觸部分111形成單極結(jié)。另外,溝道部分112的第二端還可以與柵極結(jié)構(gòu)150接觸。

輔助結(jié)構(gòu)200主要是指與源極區(qū)110形成輔助pn結(jié)pnx的輔助區(qū)170。輔助區(qū)170是可以浮動的,并且它可以通過離子注入形成。從上圖可知,輔助區(qū)170直接電連接到第一負(fù)載電極310,使得耗盡區(qū)域119從相對側(cè)蔓延到源極區(qū)110中。

通過在相對側(cè)上提供耗盡區(qū)域119,可以增加控制比,該控制比描述了源極區(qū)電阻的變化與負(fù)載電流變化之間的比率,可以增加溝道部分112中的摻雜劑濃度,進(jìn)而得以降低SOA內(nèi)的負(fù)載條件的源極區(qū)110的電阻。另外,溝道部分112、主體區(qū)120和輔助區(qū)170還可以在晶體管單元TC的源極區(qū)110內(nèi)形成橫向JFET。

英飛凌的此項專利可以有效的改善碳化硅器件的短路耐用性,碳化硅(SiC)器件的穩(wěn)定性和可靠性都被市場一一驗證,所以在對可靠性要求更高的領(lǐng)域,SiC產(chǎn)品可以有較快的增長。

SiC是英飛凌規(guī)劃領(lǐng)域中的核心產(chǎn)品之一,英飛凌也不斷地在SiC技術(shù)領(lǐng)域中擴(kuò)充自己的團(tuán)隊,希望英飛凌可以生產(chǎn)出高質(zhì)量的SiC產(chǎn)品,并繼續(xù)為業(yè)內(nèi)提供高質(zhì)量的產(chǎn)品與服務(wù)!