碳化硅功率器件设计：从零到量产

📚 共计 30 章节

碳化硅材料基础

SiC晶体结构 (4H-SiC, 6H-SiC) · 宽禁带/高临界场强/高热导率 · 与硅对比优势

晶体物理特性对比

功率器件物理基础

PN结 · 肖特基/欧姆接触 · 击穿电压与雪崩 · 导通电阻与漂移区

PN结击穿漂移区

SiC肖特基二极管 (SBD) 设计

SBD结构 · 正向/反向特性 · 终端保护 (场板/JTE/GR) · 设计仿真

SBD终端仿真

SiC JBS二极管设计

JBS结构 · P⁺注入优化 · 正向/反向折中 · 浪涌能力提升

JBS浪涌折中

SiC PiN二极管设计

PiN结构 · 双极型导电 · 电导调制 · 反向恢复优化

PiN电导调制反向恢复

SiC MOSFET基础

MOSFET结构 · 沟道迁移率 · 阈值电压 · 栅氧可靠性

MOSFET阈值栅氧

SiC MOSFET设计 (平面栅)

平面栅结构 · JFET区优化 · 元胞设计 · 寄生参数控制

平面栅JFET元胞

SiC MOSFET设计 (沟槽栅)

沟槽栅优势 · 刻蚀工艺 · 栅极底部保护 · 可靠性挑战

沟槽栅刻蚀保护

SiC MOSFET设计 (双沟槽与屏蔽栅)

双沟槽 · 屏蔽栅技术 · 电场管理 · 开关损耗优化

双沟槽屏蔽栅损耗

IGBT结构 · N/P型衬底 · 缓冲层 · 关断拖尾电流抑制

IGBT缓冲层拖尾

SiC GTO与BJT设计

GTO门极关断 · BJT电流增益 · 驱动电路要求

常开/常关型 · 沟道夹断 · Cascode配置

JFET常开Cascode

终端保护设计 (一) 场板

场板原理 · 多级场板优化 · 介质层选择

场板多级介质

终端保护设计 (二) JTE

结终端扩展 · 多区JTE · 空间调制JTE

JTE多区调制

终端保护设计 (三) 保护环

保护环设计 · 浮空保护环 · 混合终端

保护环浮空混合

SiC工艺基础

衬底与外延 · 离子注入/激活退火 · 高温氧化/栅介质

外延注入氧化

SiC工艺模块 (光刻与刻蚀)

光刻挑战 · 硬掩模 · ICP-RIE干法刻蚀

光刻硬掩模ICP

SiC工艺模块 (金属化与欧姆接触)

Ni/SiC · Ti/Al · 退火 · 肖特基接触优化

欧姆接触Ni退火

SiC工艺模块 (钝化与封装)

SiO₂/SiNx/Polyimide · 高温封装 · 双面散热

钝化封装双面散热

SiC器件仿真基础

Sentaurus/Silvaco · 迁移率/碰撞电离模型 · 网格优化

TCAD模型网格

SiC器件仿真进阶

混合模式 · 电热耦合 · 工艺与器件联动

混合仿真电热工艺联动

SiC器件测试与表征

静态I-V/C-V · 动态开关/栅电荷 · 高温测试

测试动态高温

SiC器件可靠性 (一)

栅氧TDDB/NBTI · HTGB · HTRB

SiC器件可靠性 (二)

宇宙射线 · BPD/TSD缺陷 · 短路耐受

宇宙射线缺陷短路

SiC器件可靠性 (三)

浪涌电流 · 雪崩耐量EAS · 功率/温度循环

浪涌EAS循环

SiC器件建模与SPICE模型

行为级/子电路 · 温度/工艺角 · 模型验证

SPICE工艺角验证

SiC驱动电路设计

栅极驱动 · 负压关断 · 米勒钳位 · DESAT保护

驱动负压DESAT

SiC应用电路设计

DC-DC · 牵引逆变器 · 光伏逆变器 · 固态变压器

DC-DC逆变器光伏

SiC量产工艺与良率提升

晶圆制造 · OCD/CD-SEM · 缺陷控制 · 良率模型

量产良率检测

SiC器件设计总结与展望

技术路线图 · 8英寸衬底 · GaN-on-SiC混合集成 · 未来趋势

路线图8英寸GaN