作為第三代半導(dǎo)體的代表性材料，碳化硅目前業(yè)內(nèi)應(yīng)用，普遍以平面型碳化硅MOSFET芯片為主。而溝槽柵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，比平面結(jié)構(gòu)更具性能優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)更低的導(dǎo)通損耗、更好的開關(guān)性能、更高的溝道密度，從而大大降低芯片使用成本。然而，一直以來受限于制造工藝，溝槽型碳化硅MOSFET芯片產(chǎn)品，遲遲未能上市應(yīng)用。
國(guó)家第三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心（南京）研發(fā)人員張躍表示：“19溝槽型碳化硅MOSFET的技術(shù)難點(diǎn)主要有兩部分，第一部分就是溝槽刻蝕工藝，因?yàn)樘蓟璨牧系挠捕葮O高，傳統(tǒng)的刻蝕工藝無法滿足需求，刻蝕損傷、刻蝕后殘留物，也會(huì)對(duì)器件的電性能和可靠性，產(chǎn)生致命的影響，因此需要開發(fā)整套的碳化硅刻蝕工藝。第二點(diǎn)就是電場(chǎng)屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，51必須設(shè)計(jì)出參數(shù)合適的電場(chǎng)屏蔽結(jié)構(gòu)，既能夠有效地保護(hù)柵介質(zhì)，提升器件的可靠性，又不至于影響器件的電流密度。200目前國(guó)外僅有少數(shù)幾家，實(shí)現(xiàn)了這個(gè)技術(shù)的商業(yè)化生產(chǎn)?！?/div>
2020年，國(guó)家第三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心（南京）平臺(tái)組織核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)和全線配合團(tuán)隊(duì)，歷時(shí)4年，不斷嘗試新工藝，最終建立全新工藝流程，突破“挖坑”難、穩(wěn)、準(zhǔn)等難點(diǎn)，成功制造出溝槽型碳化硅MOSFET芯片，較平面型提升導(dǎo)通性能30%左右。預(yù)計(jì)一年內(nèi)，即可在多個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域投入應(yīng)用。
張躍說道：“目前主要應(yīng)用的領(lǐng)域是新能源汽車電驅(qū)動(dòng)，然后智能電網(wǎng) 還有光伏儲(chǔ)能這幾個(gè)領(lǐng)域，它的導(dǎo)通電阻會(huì)更小，帶來的好處就是功率損耗會(huì)更低，然后折算成更現(xiàn)實(shí)的就是芯片的成本會(huì)更低?！?/div>
目前，國(guó)家第三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心（南京）平臺(tái)還啟動(dòng)了碳化硅超結(jié)器件研究。據(jù)透露，這一新結(jié)構(gòu)將帶來更優(yōu)更強(qiáng)的性能，實(shí)現(xiàn)碳化硅在更高壓領(lǐng)域的重大應(yīng)用。
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