创新引领、联合攻关,碳化硅超结关键制造工艺取得历史性突破

 

近日,瀚天天成电子科技(厦门)有限澳门365娱乐体育娱乐网站游戏联合电子科技大学、中国科学院相关院所、重庆伟特森电子科技有限澳门365娱乐体育娱乐网站游戏突破了碳化硅超结深槽外延关键制造工艺,助力国产高性能超结碳化硅器件研发。

功率半导体器件是各类电力电子系统中实现电能变换的核心器件,第三代碳化硅宽禁带半导体材料,以其高临界场、高热导率等优越特性,在先进功率半导体器件中具有巨大的发展潜力,且在高温抗辐照方面具有很好的应用前景。电子科技大学陈星弼院士发明的超结器件,突破了传统比导通电阻Ron,sp和击穿电压VB之间的Ron,sp  VB2.5“硅极限”关系,使其降低至Ron,sp  VB1.32乃至Ron,sp  VB1.03的准线性关系,国际上盛誉为“功率器件的里程碑”是先进功率半导体器件的典型代表,已经在硅基功率半导体器件中获得长足发展与广泛应用。将超结概念进一步引入碳化硅材料是高压碳化硅器件的重要发展方向之一。

硅基超结通常采用多次外延注入和深槽刻蚀填充两种典型工艺形成超结条。然而,超结引入碳化硅材料时,遭遇如下瓶颈问题:1.由于碳原子和硅原子间很强的化学键,典型工艺温度下杂质扩散系数极低,无法通过扩散形成连续的超结条,导致碳化硅超结外延次数较硅基超结急剧增加,成本亦随之急剧增加;2. 碳化硅材料通常具有六方对称结构,且晶体内部由于两类原子电负性差异形成电偶极层,深槽刻蚀将在底部和侧壁产生几类不同的晶面及复杂悬挂键,导致外延生长难度剧增,难以形成均质外延结构。

通过创新引领,产学研联合攻关,瀚天天成电子科技(厦门)有限澳门365娱乐体育娱乐网站游戏电子科技大学中国科学院相关院所、重庆伟特森电子科技有限澳门365娱乐体育娱乐网站游戏突破了碳化硅材料深槽刻蚀填充的世界性难题,成功研发出具有优越填隙能力的碳化硅超结制造工艺,填充形貌如图1所示

碳化硅超结外延填充工艺的成功开发,为高性能超结碳化硅器件研发奠定了坚实基础,必将引领国产碳化硅超结器件崛起!

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图1 碳化硅深槽刻蚀工艺填充形貌

 

 

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