[00107325]碳化硅MOSFET芯片制造技术

　　一、项目简介

　　本项目针对SiC基功率MOSFET器件研制 过程中所涉及的芯片设计、关键工艺突破以 及工艺整合研制、高温高效封装等所面临的 技术瓶颈问题，采用六角形元胞和短沟道设 计理念，突破高温栅氧化和高温离子注入等 工艺技术，优化工艺次序和工艺窗口，以及 采用AlN高热导率封装材料，使得SiC基功率 MOSFET器件的导通电流、阻断电压以及热性 能等都得到质的提升。

　　图 1。 1200V/20A SiC MOSFET 器件

　　二、技术特点

　　本项目产品可兼容4-6寸SiC晶圆产线， 项目组在基于自主知识产权的外延结构设计 和芯片结构设计，经关键工艺突破和整合研 制后，能够制备阻断电压为 650V/1200V/1700V /3300V、导通电流达 50A 的SiC基MOSFET器件，且可以定制万伏级、 500A的器件，满足新能源汽车主逆变器、车 载充电机、DC-DC变换器、高铁机车以及智 能电网的功率器件需求，部分指标如表1所 示：

　　表1。 SiC基功率MOSFET器件关键指标

　　指标类型 数值 单位

　　阻断电压 650~10000 V

　　导通电流 1~100 A

　　工作结温 -22~225 °C

　　开关时间 80~500 ns

　　开关损耗 0。5~5 mJ

　　本项目的相关技术也可以用于其他各类 SiC功率器件的研制，例如SiC肖特基二极管、 绝缘栅双极晶体管、晶闸管以及结型场效应 晶体管等器件。

　　三、专利情况

　　项目组已在碳化硅器件方面申请了专利 10余项。以下是部分授权专利列表：

　　碳化硅沟槽型MOSFETs及其制备方法；

　　碳化硅半导体器件及其制备方法；

　　一种SiC基沟槽型场效应晶体管及其制 备方法；

　　一种碳化硅MOSFET器件及其制备方法；

　　SiC基HEMT器件的制备方法。

　　四、应用领域及市场前景

　　SiC功率MOSFET在我国"新基建"节约 能源方面扮演着极其重要的角色，可广泛应 用于5G基站、新能源汽车、大数据中心、特 高压输配电、轨道交通及工业电机等领域。 电动车市场是SiC功率MOSFET器件成长的核 心驱动力，汽车的主逆变器、车载充电机以 及充电桩和储能变换设施都是电动汽车的能 源集聚点，也是一个巨大的电力电子单元。 截止2019年10月，我国公共和私有充电桩 总数量为114。4万个，同比增长为66。7%。而 根据国际能源署（IEA）预测，到2030年， 全球纯电动车台数将达到2150万辆，充电设 施缺口依然很大。采用SiC基MOSFET器件将 极大减小电力电子设施的被动元件数目和整 机体积。因此，本项目发展高性能SiC MOSFET 功率器件不仅可以发挥新能源汽车高效节能 的优势，也能够带动更大市场规模的电力电 子技术革新。

　　五、合作方式

　　技术开发、技术转让。