《碳化硅600V晶体管可媲美硅的性能》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: Lightfeng
  • 发布时间:2019-10-21
  • 美国北卡罗来纳州立大学已在6英寸铸造工艺上实施了其4H多型碳化硅(SiC)反向沟道功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)技术,可实现600V的高压额定值和15V栅极驱动器,15V的栅极驱动值使该技术与绝缘栅双极晶体管(IGBT)电路兼容。

    该团队发现具有27nm栅极氧化物的SiC MOSFET的高频品质因数(HF-FOM)首次超过了商用600V P7 Si CoolMOS™产品。到目前为止,基于SiC的设备发现很难击败600V级硅产品的性能,从而阻碍了该技术的采用。

    通过统计分析整个晶圆的性能变化,在600V漏极偏置下的泄漏电流在nA范围内。27nm氧化物MOSFET的比导通电阻仅是55nm版本的一半。所有27nm器件的击穿电压均远高于600V。

    研究人员报告说:“对于27nm器件Ron,sp平均值和最佳值分别为3.77和3.28mΩ-cm2,小于先前针对线性单元拓扑的反转模式器件的论文报道。测得Ron,sp和Ileakage的标准偏差值表明,即使对于27nm栅极氧化物MOSFET,PRESiCE™非自对准铸造工艺也是可靠的。”

    相对于各种寄生电容和相关的电荷存储,更薄的氧化物也使许多FOM受益。导通电阻和反向传输电容(RonxCrss)的乘积HF-FOM在27nm氧化物中要低1.7倍。MOSFET与55nm版本相比,Ron和栅漏电荷(Qgd)的乘积比另一个HF-FOM低1.6倍。输入电容与反向传输电容之比(Ciss / Crss)提高了1.5倍,27nm为185,栅极氧化为55nm,为120。

    该团队评论说:“与Si P7 CooLMOS™产品相比,27nm栅极氧化物器件的平均和最佳 FOM [RonxQgd]分别高出1.24倍和1.43倍,而其 Ron,sp 则小2.5倍。这首次证明,与Si CooLMOS™产品相比,600V SiC功率MOSFET可以制造出性能更高的产品,从而为SiC技术开辟了新的市场机会。”

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