碳化硅 (SiC) 金属氧化物半导体 (MOS) 器件对于提升电动汽车 (EV)、高速铁路和先进工业系统中的功率效率至关重要。然而，一个主要难题是 SiC/SiO2 界面处高密度的缺陷，这限制了电子迁移率，并且最关键的是影响器件的长期可靠性。 传统上，改善 SiC MOS 性能的方法包括引入杂质如氮（界面氮化）。尽管这能提高迁移率，但通常会导致器件整体可靠性在随后的长期电压应力下降级——这对安全关键应用来说是一个重要隐患。 大阪大学的一个研究小组成功解决了这一基本冲突。他们开发了一种新颖的两阶段热处理技术，利用在超高温（超过 1200 degrees Celsius）下的稀释氢退火。 该创新的核心在于将高温氢退火进行两次：一次在栅氧化物沉积之前，一次在之后。该独特工艺有效钝化或去除靠近表面的 SiC 及 SiC/SiO2 界面处的缺陷，类似于硅 MOS 技术中常用的标准工艺，但已针对 SiC 的挑战进行了调整。 关键在于，由于不依赖于引入异质杂质如氮，新技术已被证明可显著同时改善性能和可靠性。采用该方法制造的器件电子迁移率比未净化的标准器件高出五倍以上，并且在正负偏压应力下显示出比传统氮掺杂 SiC MOS 器件更为优越的抗扰动性。 这一突破为下一代 SiC 功率模块铺平了道路，使其不仅更高效、更紧凑，而且提供前所未有的长期可靠性水平。该技术预计将大幅加速 SiC 在高功率应用中的采用，为实现碳中和社会做出重要贡献。
碳化硅 (SiC) 金属氧化物半导体 (MOS) 器件对于提升电动汽车 (EV)、高速铁路和先进工业系统中的功率效率至关重要。然而，一个主要难题是 SiC/SiO2 界面处高密度的缺陷，这限制了电子迁移率，并且最关键的是影响器件的长期可靠性。传统上，改善 SiC MOS 性能的方法包括引入杂质如氮（界面氮化）。尽管这能提高迁移率，但通常会导致器件整体可靠性在随后的长期电压应力下降级——这对安全关键应用来说是一个重要隐患。大阪大学的一个研究小组成功解决了这一基本冲突。他们开发了一种新颖的两阶段热处理技术，利用在超高温（超过 1200 degrees Celsius）下的稀释氢退火。该创新的核心在于将高温氢退火进行两次：一次在栅氧化物沉积之前，一次在之后。该独特工艺有效钝化或去除靠近表面的 SiC 及 SiC/SiO2 界面处的缺陷，类似于硅 MOS 技术中常用的标准工艺，但已针对 SiC 的挑战进行了调整。关键在于，由于不依赖于引入异质杂质如氮，新技术已被证明可显著同时改善性能和可靠性。采用该方法制造的器件电子迁移率比未净化的标准器件高出五倍以上，并且在正负偏压应力下显示出比传统氮掺杂 SiC MOS 器件更为优越的抗扰动性。这一突破为下一代 SiC 功率模块铺平了道路，使其不仅更高效、更紧凑，而且提供前所未有的长期可靠性水平。该技术预计将大幅加速 SiC 在高功率应用中的采用，为实现碳中和社会做出重要贡献。
