因SiC MOS场效应管具有取代现有的硅超级结SJ晶体管和集成栅双极晶体管IGBT技术的潜力，因此受广泛应用。

1962年Lloyde Wallace获得了专利US3254280A，这是一种碳化硅单极晶体管器件。

它本质上是一个结型场效应晶体管。

US3254280A碳化硅单极晶体管

 

在P型SiC主体中形成N型沟道区域

源极/漏极触点形成到N型沟道。

栅极结构位于源极和漏极之间，并且相应的栅电极位于SiC衬底的底侧。

 

目前，UnitedSiC正在生产基于碳化硅的J场效应管 ，为提高性能而基于垂直设计，其中源极和栅极位于SiC裸片的顶部，而漏极位于背面。

 

John Palmour于1987年在北卡罗莱纳州的三角研究园共同创立了Cree。现在他是电源和射频技术的首席技术官。Cree一直是SiC功率器件技术的主要驱动力之一。当他还在NCSU时，还是一名研究生，他在1987年申请了一项重要专利，该专利导致了SiC基MOSFET晶体管的发明。

 

该开创性专利US4875083A涉及在SiC衬底上形成MOS电容器结构。

本专利下图1和图下2展示所述MOS电容器的结构，下图1该电容器是由一个圆形欧姆接触到掺杂的碳化硅衬底与中心圆形金属接触在一层氧化物。

因底层SiC中的载流子损耗，电容随外加电压的变化而变化。

MOS电容结构是形成MOS场效应管晶体管的关键。

 

US4875083A在碳化硅上形成的金属绝缘体-半导体电容器

在SiC衬底上，一个描述简单的平面MOSFET晶体管的装置专利似乎并不存在。

有些专利描述在碳化硅衬底上制造MOSFET晶体管的方法

描述基本结构简单MOSFET结构的变化。

US5506421A所示的垂直沟道SiC MOSFET的结构如下图所示

垂直功率MOS场效应管具有低导通电阻和高温范围，形成于碳化硅衬底的C面，类似于N型，在衬底上方形成N-漂移层，最后P-沟道层。

沟槽栅极穿透P-沟道层，并且形成N +源极区。

金属源电极和漏电极分别位于管芯的顶部和底部。

这种沟槽架构有时称为UMOS（U形栅极），以区别于平面DMOS（漂移MOS）设计。

US5506421A功率MOS场效应管在碳化硅

2011年， Cree推出了市场上第一个SiC功率MOS场效应管，即CMF20120D器件。

CMF20120D是垂直N沟道增强型SiC MOSFET。

如下图CMF20120D器件中的平面晶体管栅极的横截面SEM显微照片。

在此SEM显微照片中描绘了N +源和P型身体植入物。

 

如下图罗姆 SCT3022AL 650 V SiCN沟道MOS场效应管上发现的沟槽栅极的横截面SEM显微照片。

 

 

碳化硅是一种颠覆性的技术，随着在各种关键电力电子市场上它正在取代硅基技术的地位，正开始受到市场的关注。