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国产宽禁带半导体功率器件领域取得新进展

发布日期:2025-07-03 00:19


 6月27日,深圳平湖实验室 联合深圳市鹏进高科技有限公司,在国产宽禁带半导体功率器件领域取得重大突破,其成功攻克1200V沟槽栅碳化硅MOSFET芯片核心技术难题,并构建了8英寸工艺平台,实现自主知识产权8英寸高性能1200V沟槽栅碳化硅MOSFET芯片的成功流片,其专利公开号为CN118610269A。



图片来源:深圳平湖实验室

图为8英寸高性能沟槽栅SiC MOSFET结构(专利)示意图及芯片剖面图


该芯片的静态性能指标实现了业内领先的低比导通电阻(<2.1mΩ·cm²),优于国际主流高可靠厂商的技术水平(如Bosch G2);动态特性参数(包括输入电容Ciss、栅极电荷Qg、反向恢复电荷Qrr等)对标国际顶尖工业技术标杆(如Infineon G2),整体性能达到了国内领先、国际先进水平。

此外,该芯片还零失效通过了1000小时高温反向偏压(HTRB)、高温正/负栅偏压(HTGB+/-)及高压高温高湿反偏(HV-H3TRB)等可靠性考核。


在实现高通流能力的同时,芯片的反向击穿电压大于1500V,阈值电压稳定在3.3V,并在8英寸晶圆上实现了具有商业价值的良率展示。这为满足重点用户的各类应用场景提供了坚实的技术基础和巨大的发展潜力。


在技术攻关层面,其攻克了多项制约碳化硅功率器件性能与量产的关键工艺难题,包括实现了MeV级高能离子注入,这对于精确控制掺杂深度和浓度至关重要;完成了定晶向刻蚀,确保了器件结构的精确性和均匀性;优化了栅氧区域厚度分布调制,有效提升了栅氧可靠性和器件性能一致性;采用了低缺陷高温退火技术,显著降低了材料缺陷,改善了晶体质量;建立了低电阻欧姆接触,确保了电流传输的高效性,降低了导通损耗;并开发了高可靠性钝化技术,有效保护了器件表面,增强了长期稳定性等。


此外,其还成功建成了国内领先、国际先进水平的全流程自主可控8英寸沟槽栅碳化硅MOSFET工艺平台,1200V40mΩ等级沟槽栅碳化硅MOSFET晶圆CP良率90%以上,单片最高达到96%。

该工艺平台的仿真制造对齐工作也已基本完成,从核心元胞结构到终端保护结构,全套动静态仿真与实测数据吻合度大于95%,为后续设计优化奠定了坚实基础。

值得注意的是,在今年的2月18日,深圳平湖实验室在碳化硅(SiC)衬底的激光剥离技术方面取得了重要进展。这一突破主要体现在其成功开发出了一种高效且高精度的激光剥离新方法,旨在解决传统SiC衬底加工中面临的效率低下和材料损耗大的问题。

具体而言,该技术能够实现SiC衬底的精准分离,显著提高了衬底的利用率,从而有效降低了生产成本。此外,这项技术的进步也为未来实现更复杂、更精细的碳化硅器件结构奠定了基础,预示着在高性能、高集成度SiC功率器件的制造上拥有更大的灵活性。

据悉,国家第三代半导体技术创新中心(深圳)作为国际首个开放、共享的8英寸SiC和GaN科研与中试平台,由深圳平湖实验室和深圳市鹏进高科技有限公司等单位共同参与建设,为我国第三代半导体研发与产业化建设提供了强大助力。