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【嘉德点评】英飞凌的此项专利可以有效的改善碳化硅器件的短路耐用性,碳化硅(SiC)器件的稳定性和可靠性都被市场一一验证,所以在对可靠性要求更高的领域,SiC产品可以有较快的增长。

近年来碳化硅(SiC)市场的竞争已经如火如荼,而且业内对第三代半导体的投资可谓是热度高涨。作为全球领先的半导体企业,英飞凌也在不断地加大对SiC领域的投资。

碳化硅(SiC)的宽带隙以及低本征载流子浓度和高临界电场适用于制造具有大阻断电压和小导通电阻的功率半导体器件。

功率半导体器件通常被用于控制从输入级到输出级的电能转移,例如在DC/AC转换器、AC/AC转换器或AC/DC转换器中。在典型的转换器拓扑结构中,负载侧的短路条件在功率半导体器件的短路条件下变换。短路检测电路可以检测短路状况,并且可以关断功率半导体器件和/或可以激活断路器。对于在短路状态的开始与结束之间的时间段,高的短路电流就会流过功率半导体器件,这样就需要改善碳化硅器件的短路耐用性。

为此,英飞凌申请了一项名为“碳化硅半导体器件”的发明专利(申请号:201910541533 .3),申请人为英飞凌科技股份有限公司。

图1 SiC器件的电路图

上图1是该专利提出的一种SiC器件的电路图,源极端子S、漏极端子D和栅极端子G共同构成了三端子SiC器件500,同时SiC器件500还包括该SiC器件包括串联地电连接的JFET 810和IGFET 820。

图2 SiC器件垂直横截面图

图2示出了SiC器件的垂直横截面示意图,由图可知,SiC器件500包括第一负载电极310和碳化硅本体100,其中栅极结构150从碳化硅本体100的第一表面101延伸到碳化硅本体100中。然后形成在碳化硅本体100中的半导体区120、160、170电连接到第一负载电极310,而且半导体区120、160、170和源极区110可以直接形成相应的pn结。

另外,第一负载电极310可以形成源极端子S,或者直接电连接到源极端子S。同样,第二负载电极320也可以形成漏极端子D或者电连接到漏极端子D。而层间电介质210的出现,能够使第一负载电极310和栅电极155彼此分离。

源极区110主要包括与第一负载电极310直接接触的重掺杂接触部分111以及沟道部分112,其中沟道部分112中的最大掺杂剂浓度为接触部分111中的最大掺杂剂浓度的10%左右,并且沟道部分112的第一端可以利用接触部分111形成单极结。另外,沟道部分112的第二端还可以与栅极结构150接触。

辅助结构200主要是指与源极区110形成辅助pn结pnx的辅助区170。辅助区170是可以浮动的,并且它可以通过离子注入形成。从上图可知,辅助区170直接电连接到第一负载电极310,使得耗尽区域119从相对侧蔓延到源极区110中。

通过在相对侧上提供耗尽区域119,可以增加控制比,该控制比描述了源极区电阻的变化与负载电流变化之间的比率,可以增加沟道部分112中的掺杂剂浓度,进而得以降低SOA内的负载条件的源极区110的电阻。另外,沟道部分112、主体区120和辅助区170还可以在晶体管单元TC的源极区110内形成横向JFET。

英飞凌的此项专利可以有效的改善碳化硅器件的短路耐用性,碳化硅(SiC)器件的稳定性和可靠性都被市场一一验证,所以在对可靠性要求更高的领域,SiC产品可以有较快的增长。

SiC是英飞凌规划领域中的核心产品之一,英飞凌也不断地在SiC技术领域中扩充自己的团队,希望英飞凌可以生产出高质量的SiC产品,并继续为业内提供高质量的产品与服务!

关键词： 英飞凌