相比于硅材料，碳化硅材料的禁带宽度更宽、临界击穿电场强度更高且热导率更高。因此，基于碳化硅材料，可以制备具有更高阻断电压、更高工作频率和更高工作结温的功率器件。有文献报道，碳化硅功率器件的工作结温可达500 ℃以上。然而，目前碳化硅功率器件的外围电路仍然基于硅材料制备而无法充分发挥碳化硅材料的高温优势。碳化硅功率集成电路，即将碳化硅功率器件和外围的驱动、控制等电路实现单片集成，既能够减小封装等引入的寄生参数的影响也能够显著提升碳化硅功率器件的工作结温。而如何实现碳化硅功率器件和集成电路的工艺集成极为关键。

近日，清华大学王燕教授课题组基于国内的6英寸碳化硅代工工艺线，采用自主设计的器件结构和工艺流程，基于提出的一种金属化工艺方案实现了沟槽型碳化硅 MOSFET 和 CMOS 电路的单片工艺集成，不仅制备出了阻断电压约 1000 V 的沟槽型碳化硅 MOSFET， 还同时实现了碳化硅 CMOS 器件和反相器、 与非门等基本门电路。

利用所制备的碳化硅CMOS门电路可以进一步制造更为复杂的碳化硅集成电路。而且，通过所提出的金属化方法还有助于制备基于碳化硅的功率集成电路。

该文章以题为“Demonstration of 4H-SiC CMOS digital IC gates based on the mainstream 6-inch wafer processing technique”发表在Journal of Semiconductors上。

图1. (a) 碳化硅PMOS器件，(b) 碳化硅NMOS器件，(c) 碳化硅CMOS反相器，(d) 碳化硅CMOS与非门。

图2.（a）碳化硅CMOS反相器电压传输特性曲线，(b) 提取得到的碳化硅CMOS反相器电压增益。

文章信息：

Demonstration of 4H-SiC CMOS digital IC gates based on the mainstream 6-inch wafer processing technique

Tongtong Yang, Yan Wang, Ruifeng Yue

J. Semicond. 2022, 43(8): 082801

doi: 10.1088/1674-4926/43/8/082801

Full Text: http://www.jos.ac.cn/en/article/doi/10.1088/1674-4926/43/8/082801

来源：半导体学报微信公众号