今天这篇文章来自纽约州立大学研究6.5kV单沟道SiCMOSFET，
先介绍背景
中压电力电子系统广泛应用于轨道牵引、快速充电器和电网传输等领域，目前系统的核心部件为6.5kVSiIGBT器件，但IGBT双极型器件的特征，使其开关能力较差。
作为单极型器件，SiCMOSFET的结构特点使其天生具备更优异的开关能力，且通过更薄、浓度更高的外延层，可实现更低的导通电阻。
此外，由于SiC材料高导热率、低本征载流子浓度的特点，在恶劣环境应用中，SiCMOSFET也具有潜在优势。
基于此，本文提出一种新型6.5kVSiCMOSFET器件，结合分裂栅和单沟道设计，在将对静态性能的影响最小化的前提下，显著改善器件的电容特性。
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两种器件结构如上，传统结构如左图，是常规平面MOS结构，不赘述，
本次提出的单沟道SiCMOSFET如右图，其实就是将一侧沟道上方的多晶硅通过刻蚀去除，于是只有单侧沟道。
如此设计具有以下优势：
1、显著降低输入电容，有利于高频运行，
2、每个元胞内仅有单个沟道，消除了MOSFET元胞内沟道不均流的风险，
3、元胞中预留了空间，可在不增加元胞尺寸且不牺牲器件导通性能的前提下，集成额外功能（如SBD），
4、可采用分裂栅结构，进一步改善电容特性，且避免了在左右两个沟道之间刻蚀栅极的光刻工艺难题。
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器件SEM剖面如上，两种器件终端均采用场限环+JTE结构，
（b）中只有右侧形成沟道，仔细看，单沟道左侧的P阱中，并没有N+区，左侧P阱之上也没有栅极，
可以将单沟道左侧的P阱，视作一个纯粹的电场屏蔽区。
通过仿真优化，确定P阱浓度，以确保栅极左下角附近的栅氧电场强度小于3MV/cm。
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两种器件栅源击穿曲线如左图，几乎无差异，
转移特性曲线如右图，同样无差异，Vth均为3V左右，
表明两种器件的栅介质击穿能力、栅控制能力相仿，
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两种器件输出曲线如上，
左图为传统结构，右图为单沟道结构，
VGS=20V时，传统结构、单沟道结构的Ron,sp分别为33.2mΩ·cm2、33.8mΩ·cm2，无明显差异，
为什么后者元胞内的沟道数量少了一半，没有体现在电阻上？
因为后者的元胞尺寸更小，单颗芯片中的元胞数量更多，沟道总数上想必与前者差不多。
换言之，两种器件的整体沟道密度接近（尽管元胞内沟道密度相差一倍）。
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两种器件在不同温度下、VGS=20V时的输出曲线如上，
左图为传统结构，右图为单沟道结构，
两种器件输出特性曲线随温度的变化几乎一致，表明两种器件沟道电阻、漂移区电阻占总电阻的比例应该相仿，
这也间接证明了两种器件的整体沟道密度接近。
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左图为两种器件Ron,sp、Vth随温度的变化，右图为两种器件的第三象限曲线，
黑线为传统结构，红线为单沟道结构，
无论Ron,sp还是Vth，两种器件随温度的变化趋势、绝对值几乎相同，
第三象限曲线也几乎一致，
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两种器件阻断特性曲线如左图，CV曲线如右图，BV均接近8000V，单沟道设计并未影响器件阻断能力，CV曲线中，Crss和Coss基本一致，Ciss有明显区别，单沟道器件的Ciss降低了34%，Ciss的降低有助于减少高频应用中的栅压振荡、缩短瞬态延迟时间，并降低开关暂态过程中因电流-电压交叠导致的功率损耗。
值得一提的是两种器件的Crss基本一致，一般来说分裂栅结构会降低Crss，为什么单沟道器件未出现这种情况？
我推测，仍然是元胞数量明显增大，导致沟道密度增大，Crss因而与传统器件持平。
小结：
1、提出一种新型6.5kVSiCMOSFET器件，结合分裂栅和单沟道设计，旨在最小化影响静态性能的同时，显著改善器件电容特性，
2、相比传统器件，单沟道器件的阻断、输出、转移曲线，随温度变化趋势基本一致，同时Ciss降低了34%。
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