今天看到一篇逆向分析的文章，很有意思，记上几笔。
这篇文章讨论新一代商用SiC FET技术，主要包括SiC JFET，沟槽型、平面型SiC MOSFET，具体研究对象，是650-750 V电压级别，各家最新的SiC FET（2023年）
（1）沟槽型SiC MOSFET：
图片来源：网络
先看ROHM的产品，
这张图，是ROHM第四代SiC MOSFET产品SCT4045DEC11的解剖图，750V/45mΩ，之前多次聊过，这种结构的特点是， 不仅在栅极区域刻槽，也在源极区域刻槽，因此称为双沟槽MOS（Double Trench，DT-MOS），源槽的目的，是 对其侧壁和底部进行注入，以形成P屏蔽区，保护栅介质。
放大看，各个区域的标记非常详细。
值得一提的是metal adhesion barrier，直译 金属粘附阻挡层 ，
各位可以看到，metal adhesion barrier箭头所指的那片区域为 黑色 ，更上方的材料呈 白色（灰色？也许俺是色盲） ，这层材料的作用正如其名， 一为粘附，二为阻挡 ，粘附（adhesion）是指， 确保更上方的金属层（通常是厚金属，如铜、铝或金）能牢固附着在下层材料（可能是硅化物、半导体材料其他介质层）上 ，如果没有粘附层，厚金属容易在后续工艺（如高温处理）或器件工作（高温、高功率）中发生剥离（Delamination），阻挡（barrier）是指， 防止上下层材料之间发生有害的扩散 ，包括阻挡上方的金属原子向下扩散，阻挡下方的Si、C原子向上扩散，至于为什么不希望扩散，各位有兴趣可以查资料研究，总之对器件性能和可靠性没啥好处。
常见的金属粘附阻挡层，选用钛(Ti) +氮化钛(TiN)，上方厚金属，多为Al，但多家已开始用Cu替代Al，对SiC材料而言，Cu是极其有害的快速扩散剂，高性能阻挡层更有必要。
图片来源：网络
放一张ROHM第四代SiC MOSFET产品的结构图，供各位对比观看，应该很清楚。
图片来源：网络
文中还提供了ROHM第三代SiC MOSFET产品的截面图，可以看到，三代产品的栅槽、源槽深度相同，应该是同一步刻蚀工艺形成，相比三代，四代最明显的改变，就是将源槽加深，文中提到， 源槽纵横比约2.5∶1，深度大约2~2.5μm，这也是目前商用SiC器件中最深的沟槽。
至于为什么有此改变，之前有过分析，推测是为了更有效地降低栅介质电场，提升雪崩能力。
罗姆SiC器件应用笔记——沟槽型SiC MOSFET产品，另外，源槽附近的P屏蔽区，应该是通过两次注入形成，一次是针对沟槽底部的垂直注入，一次是针对沟槽侧壁的倾斜注入，后者目的是实现源槽侧壁被P区完全覆盖。
VGS=18V时，器件比导通电阻约1.61mΩ·cm2，
图片来源：网络
这张图，是ROHM SCT4045DEC11产品的栅槽TEM图像，右图分辨率更高，可以看到， 沟槽底部的SiO2层，厚于沟槽侧壁的SiO2层，这大概是有意为之，因为 沟槽型SiC MOSFET中，沟槽底部栅氧容易击穿，做厚些对可靠性有利，但不知道ROHM是用何种工艺实现，淀积一层厚介质再刻蚀？
总之最后呈现这种形貌， 多晶硅多了两只小脚 ，憨态可掬。
仔细观察左图，可以看到， 沟槽底部的SiC存在一些……不够平整的形貌，这是注入损伤导致，在栅槽底部进行注入，大概是为了降低电阻的N型注入。
（2）SiC JFET：
图片来源：网络
右图，是UnitedSiC（现为Qorvo）第四代产品SiC JFET的截面图，型号UJ4C075018K4S，同样采用沟槽结构，同样对沟槽侧壁和底部进行P型注入，与ROHM的源槽设计异曲同工。
左图是俺找的结构示意图，方便各位对比，较低的沟道迁移率是限制SiC MOSFET的关键因素，正因如此，Infineon等公司选择沟槽方案。
SiC JFET的最大优势在于没有栅氧，导通电阻可以做得更低，且其结构决定，雪崩等极限可靠性更优，但JFET是常开型，需采用共源共栅方案，以Si MOSFET驱动。
VGS=12V时，器件比导通电阻约0.96 mΩ·cm2，非常低。
图片来源：网络
这张图，是UJ4C075018K4S产品的SCM（Scanning Capacitance Microscopy，扫描电容显微镜）图像，
SCM图像可以分辨掺杂类型，
N型材料产生负响应（黄色），P型材料产生正响应（蓝色），由此得以定性显示相对掺杂浓度，起到类似染色的作用。
图中的P区、channel区，看得非常清晰。
可以看到， 沟槽侧壁也被P区包围，与ROHM的设计如出一辙。
不由得感叹，这玩意用来观察PN结，比SEM好使多了！
（3）平面型SiC MOSFET：
图片来源：网络
这张图，是GeneSiC第三代SiC MOSFET产品的SCM图像，型号G3R60MT07K，平面型MOS，相邻P-body之间的JFET区（N型高掺杂），看得非常清晰
图片来源：网络
对该产品进行SIMS分析（Secondary Ion Mass Spectrometry，二次离子质谱），取样位置如上（方形小坑）
不必关心原理，只需要知道， 这种分析能够得到半导体材料中的掺杂离子种类，以及不同深度对应的掺杂浓度 ，就足矣。
图片来源：网络
有源区的SIMS结果如上，
氧、磷、硼都是噪声，Al和N是注入离子。N离子，200nm处，浓度约2e19 cm-3，随后逐渐减小，300nm降至噪声水平，Al离子，500nm处，浓度约2e18 cm-3，随后的下降更平缓，700nm降至噪声水平，这与截面图基本一致。
图片来源：网络
终端区的SIMS结果如上
可以看到， 只有Al离子，且浓度很高，100nm处浓度约9e19 cm-3，400nm处降至7e18 cm-3，说明终端环是和P+区一块注的。
最后还提到了超结器件，但关于SiC超结器件，没啥有价值的信息，但给了一张Si SJ器件的SCM图像
图片来源：网络
如上，东芝的Si SJ MOSFET产品，型号TK065U65Z，650V/51mΩ，像两把完美交叉的梳子，有趣！
小结：
1、ROHM第四代沟槽型SiC MOSFET产品， 源槽纵横比约2.5∶1，沟槽底部SiO2明显厚于侧壁SiO2，
2、UnitedSiC第四代SiC JFET产品 ，沟槽侧壁也被P区包围，与ROHM的设计如出一辙，
3、GeneSiC第三代平面型SiC MOSFET产品，N+深度约0.3μm，P-body深度约0.7μm，终端环与N+同时注入。
如您对我们的产品感兴趣，欢迎联系
我们将为您提供高效、贴心的解决方案！
咨询电话：135 1009 9916（微信同号）
↓ ↓ 点击图片免费领取产品规格书 ↓ ↓ 
想深入了解碳化硅功率器件产品知识？点击→「碳化硅（SiC）课堂」获取详情！
