我国首次突破沟槽型碳化硅MOSFET芯片制造技术

国家第三代半导体技术创新中心（南京）经过四年的不懈努力，成功攻克了沟槽型碳化硅MOSFET芯片制造的关键技术，实现了我国在这一领域的首次重大突破。这一成果不仅打破了平面型碳化硅MOSFET芯片的性能“天花板”，更为我国半导体产业的高质量发展注入了新的动力。

碳化硅作为第三代半导体材料的代表，以其宽禁带、高临界击穿电场、高电子饱和迁移速率和高导热率等优良特性，在电力电子、光电子、射频电子等领域展现出巨大的应用潜力。然而，长期以来，业内主要应用的平面型碳化硅MOSFET芯片在性能上已逐渐接近其极限，难以满足日益增长的高性能需求。在此背景下，沟槽型碳化硅MOSFET芯片因其更低的导通损耗、更好的开关性能以及更高的晶圆密度，成为行业关注的焦点。

国家第三代半导体技术创新中心（南京）深知这一挑战的重要性与紧迫性，自项目启动以来，便组织了一支由核心研发团队和全线配合团队组成的精英队伍，历时四年不断尝试新工艺，最终在沟槽型碳化硅MOSFET芯片制造领域取得了重大突破。他们成功建立了全新的工艺流程，克服了碳化硅材料硬度高、刻蚀难度大等诸多技术难题，实现了沟槽结构的精准制备。

据介绍，沟槽型碳化硅MOSFET芯片通过将栅极埋入基体中，形成垂直沟道，从而显著提高了元胞密度，消除了JFET效应，并实现了最佳的沟道迁移率。这一设计不仅使导通电阻比平面结构明显降低，还大幅提升了芯片的导通性能，较平面型提升约30%。同时，沟槽型结构还具备更低的导通损耗、更好的开关性能以及更高的晶圆密度，有助于降低芯片使用成本，推动相关领域的产业升级。


平面型与沟槽型碳化硅 MOSFET 技术对比

目前，国家第三代半导体技术创新中心（南京）正在进行沟槽型碳化硅MOSFET芯片产品的开发工作，预计一年内可在新能源汽车电驱动、智能电网、光伏储能等领域投入应用。以新能源汽车为例，碳化硅功率器件相比传统硅器件具有显著的省电优势，可提升续航能力约5%。而应用沟槽结构后，更是可以实现更低电阻的设计，从而在保持导通性能指标不变的情况下，实现更高密度的芯片布局，进一步降低芯片使用成本。