SiP及半导体封测展|SiC的商用化和上车之路已经明显加速

 

SiC这几年的发展速度几乎超出了所有人的意料。近几年，在各家SiC厂商的努力下，SiC MOSFET器件已经有了大幅的改进，制造方法和缺陷筛查也有了一定的进步。SiC的商用化和上车之路已经明显加速。今天就由SiP及半导体封测展小编为你解读更多行业新趋势。

 

在SiC MOSFET的技术路线之争上，一直有平面栅和沟槽栅两种不同的结构类型。所谓的沟槽栅，可以通俗的理解为在平面的基础上“挖坑”（如下图的示意图比较中可以清晰的看出）。国际SiC厂商们正在通过沟槽栅来更大的发挥SiC的潜力，放眼望去，有的厂商挖一个坑，有的挖两个坑，还有的是斜着挖，各种技术结构层出不穷，百花齐放，也颇有看点。

 

1、SiC MOSFET：是平面栅还是沟槽栅？

 

在谈SiC MOSFET之前，让我们先来回顾下硅基MOSFET的发展历程。在70、80年代，用于大功率的硅MOSFET采用的大都是垂直导电路径和平面栅型结构，到90年代硅MOSFET转而开始使用“挖沟槽”来提高效率。现在，在SiC MOSFET中使用沟槽结构由于具有降低导通电阻的效果而备受瞩目。那么，SiC MOSFET是该选择平面栅还是沟槽栅呢？

 

平面栅结构是行业内应用早、广泛、可靠的架构。平面SiC MOSFET于2011年实现商业化，是由当时Cree推出的CMF20120D，平面栅结构由于具有结构简单、容易制造、可靠性等优点，因此至今仍然占据主导地位。然而，在减小芯片尺寸并因此提高产能的驱动下，其横向拓扑结构限制了它终可以缩小的程度。

 

沟槽栅结构是一种改进的技术，指在芯片表面形成的凹槽的侧壁上形成MOSFET栅的一种结构。沟槽栅的特征电阻比平面栅要小，与平面栅相比，沟槽栅MOSFET消除了JFET区，因此不存在JFET电阻，少一个电阻。转向沟槽栅的目的之一就是为了实现较低的特定导通电阻（Ronsp，电阻 x 面积），这可以允许芯片制造商缩小裸片的尺寸，使用更少的SiC原材料，从而提高产量。

 

理论上来说，沟槽栅能大大提升器件参数、可靠性及寿命。但是其难点也很显而易见。沟槽MOSFET很难以实现可靠、稳定的运行。沟槽栅的设计必须解决器件顶部SiC的高电场(大于Si的9倍)大化的问题，同时保护同样位于器件顶部的精密栅氧化物免受相同电场的影响。这种平衡行为需要巧妙而复杂的器件布局，否则漂移区将需要严重降额，从而侵蚀沟槽架构的增益。因此，沟槽 MOSFET的一个缺点是它们的设计更复杂，通常需要更多的制造步骤，对工艺的复杂度要求较高。而且在可靠性方面也存在一定的风险。

 

为此，SiC芯片供应商们尤其是国际的大厂都在发挥自家各自的本领，开始了对SiC沟槽MOSFET的探索。

 

2、SiC巨头们的选择

 

在一众SiC器件供应商中，如今除了Wolfspeed之外，基本都开始向沟槽栅布局了。罗姆和英飞凌是率先转向沟槽MOSFET的公司，电装的SiC沟槽MOSFET也已正式商用。虽然目前市场上只有这3家厂商的沟槽型器件可用，但是为了潜在的产量和成本优势，其他SiC厂商也早就在向沟槽结构布局，例如住友电工、三菱电机、Qorvo（UnitedSiC）。ST通过基于沟槽技术生产具有新厚度和外延的SiC晶圆来重塑制造技术。安森美也将在下一代技术平台M4从平面结构升级为沟槽结构。

 

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文章来源：澎湃新闻