SiC因其宽禁带而具有高临界击穿电场，所以SiCMOS实现了比Si-IGBT更低的导通电阻，而超结技术(SJ)也成为了进一步降低Rdson的技术。近年来所报道的通过多外延制造的1200V和3300V级的SJ-UMOS中，高温下的Ron,sp的增加被抑制，并且反向恢复电流比Si基SJ-MOS的反向恢复电流小得多。尽管在1200V器件中非超结器件具有相对较低的Ron,sp，但超结器件实现了较长的短路耐受时间。在3300V级超结器件虽然进一步降低了Ron,sp，但还没有验证过其短路耐受时间。本文就研究验证了3.3kV级SiCSJ-MOSFET的SJ柱长度对抗雪崩和短路耐受能力的影响
性能
首先制备了三种不同SJ柱长的SiCMOSFET。Short-SJ、Semi-SJ和Full-SJ柱长分别为4.55um、13.6um、22.4um。三种SJ结构具有相同的间距、宽度和掺杂浓度，也就是除了SJ柱长，其它参数都相同。沟槽底部由掩埋p+层保护，SJ柱连接到沟槽之间的掩埋p+层，芯片尺寸为9mm2，额定电流为8A.
下图展示了四种器件的Ron,sp的温度相关性，随着柱长的增加，高温下Ron,sp的增加被抑制了。这是因为漂移层中较高的掺杂浓度和非SJ器件比SJ器件的沟道电阻大的原因。Non-SJ器件的Ron,sp显著高于SJ器件，即使是Short-SJ器件在175C下的Ron,sp也低于Non-SJ器件。
MOSFET的雪崩耐受能力通过UIS测试来测量，针对Semi-SJ器件，栅极电压关断后，VDS达到4.4kV，漏极电流IDS达到53A，短路耐受时间约为5us
175C下，VCC=1800V对于Non-SJ、Short-SJ、Full-SJ，VCC=2000V对于Semi-SJ。IDS=160A附加达到峰值，然后因自身结温发热而降低，尽管在175C下的Non-SJ的Ron,sp比Full-SJ器件的Ron,sp高6倍以上，Non-SJ的峰值电流高于SJ器件的峰值电流。
下图展示了600V、1200V、1800V的VCC下，短路能量与Ron,sp的关系。600V测试中，尽管Ron,sp较低，但Semi-SJ和Full-SJ的短路能量均高于Non-SJ器件，这与1.2kV器件中观察到的趋势一致。但是，在1200V和1800V下，SJ器件表现出了比非SJ器件更低的短路能量，尽管短路能量的降低相对于Ron,sp的差异很小。而且三种器件表现出随VCC的增加而显著降低短路时间tSC的趋势，但与Ron,sp的变化无关。因此SJ器件在较短的短路时间下表现出了短路能量的显著降低，这是与Non-SJ器件不同的趋势。
下图展示了VCC为600V和1800V时表面温度和最高点温度随时间的变化。Non-SJ器件表面温度几乎与最高温度相同，热点较浅。另一方面，SJ器件中，随着SJ柱长度增加，表面温度降低，而最高温度升高，电极熔化和热失效的温度为1000K和1500。在600V时，所有器件的最高温度都是逐渐上升的，电极熔化决定了失效。在1800V时，Full-SJ器件的最高温度迅速上升，首先发生热失效，这是Full-SJ器件短路能量下降的原因。
Full-SJ器件与电流密度和电场强度成比例的发热密度随着VCC的增加而迅速增加。在SJ器件中，电流密度高，因为电流被限制在了n柱的窄区内，p柱底部的电场随着柱长的增加而增加，这两个因素都导致了SJ器件的发热，特别是柱最长的Full-SJ，因为柱底到背部电极距离较短，导致了更高的电场。因此热量进一步增加，可以在短时间内达到惹失效，所以为了提高Full-SJ器件的短路能量，降低SJ柱底部的电场很关键。
总结
研究了不同柱长的3.3kV级SJ-UMOSFETs的静态特性和耐久性，在175°C下，即使柱长较短，RonA也比Non-SJ降低了40。采用4区JTE和空间调制JTE结构，雪崩耐受能力保持在与Non-SJ相同的水平，短路耐受能力在1800V时随着柱长的增加呈现出降低的趋势。然而，相对于SJ器件和非SJ器件之间的RonA的差异，ESC的下降很小。在1800V时，在Full-SJ中，失效机制从表面电极熔化转变为热点处的热失效。
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