SiC功率器件專(zhuān)利布局的研究與分析

徐國(guó)亮 盧振宇

摘? 要： 近年來(lái)，作為第三代半導(dǎo)體器件代表的SiC功率器件的技術(shù)發(fā)展引人注目。通過(guò)對(duì)SiC功率器件的分類(lèi)與研發(fā)熱點(diǎn)的介紹，同時(shí)對(duì)于SiC功率器件在全球和在華的專(zhuān)利布局趨勢(shì)、主要申請(qǐng)主體以及重點(diǎn)專(zhuān)利技術(shù)發(fā)展路線的研究與分析，讓國(guó)內(nèi)企業(yè)了解行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，作為未來(lái)發(fā)展方向的情報(bào)資源。

關(guān)鍵詞： 碳化硅;功率器件;專(zhuān)利布局;發(fā)展路線

中圖分類(lèi)號(hào)： TN304? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.09.041

本文著錄格式：徐國(guó)亮，盧振宇. SiC功率器件專(zhuān)利布局的研究與分析[J]. 軟件，2020，41（09）：153157+164

【Abstract】： Recently， the SiC power device，which called the representation of the third generation semiconductor device，has a impressive progress in technical development. Instruction to the device classification and R&D hotspots is present， together with research and analysis on the SiC power device from patent layout in global and in China、chief applicants and key technology development route. In order to providing competitive information to the mainland company for future development.

【Key words】： SiC; Power device; Patent layout; Development route

0? 引言

隨著半導(dǎo)體材料及器件工藝技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體器件的制造工藝和性能表征已經(jīng)趨于極限，對(duì)于需要耐高溫高壓的功率器件而言，現(xiàn)有的硅基器件都無(wú)法在200℃以上的環(huán)境中正常工藝。在這種情況下，以碳化硅[1]（SiC）和氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導(dǎo)體材料繼第一代Si/Ge基和第二代化合物半導(dǎo)體材料后開(kāi)始快速發(fā)展。SiC作為第3代半導(dǎo)體的杰出代表之一，相比前兩代半導(dǎo)體材料，具有寬帶隙、高熱導(dǎo)率、較大的電子飽和漂移速率、高化學(xué)穩(wěn)定性、高擊穿電場(chǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此能夠很好地解決了硅基半導(dǎo)體功率器件所面臨的技術(shù)問(wèn)題;同時(shí)相比于GaN對(duì)于襯底材料的苛刻要求，SiC更易于外延制造高質(zhì)量的晶體，具有更高的熱導(dǎo)率并能夠在高溫和輻射環(huán)境下工作。因此，SiC基半導(dǎo)體功率器件獲得了廣泛的應(yīng)用[2-5]。

1? SiC功率器件

以下主要從器件分類(lèi)和研發(fā)熱點(diǎn)兩方面介紹SiC功率器件。

1.1? 器件分類(lèi)

SiC功率器件總體上可以分為三大類(lèi)：功率整流器、單極性功率器件以及雙極性功率器件。

1.1.1? 功率整流器

SiC功率整流器進(jìn)一步包括SiC肖特基勢(shì)壘二極管（SBD）、PiN/PN結(jié)二極管以及結(jié)勢(shì)壘肖特基（JBS）二極管三類(lèi)：（1）SiC SBD具有近乎理想的動(dòng)態(tài)性能，不存在電荷存儲(chǔ)效應(yīng)，開(kāi)關(guān)速度更快，工作頻率更高，是半導(dǎo)體功率器件中重要的高頻整流器件之一，其也是最早商業(yè)化的半導(dǎo)體功率器件，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。第一只SiC SBD誕生于1992年，其擊穿電壓為400 V。（2）SiC基PiN/PN結(jié)二極管是廣泛采用的高壓功率整流器之一，其在擊穿電壓3 kV以上時(shí)具有明顯優(yōu)勢(shì)，其臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)為Si的10倍，由此得到較低正向?qū)〒p耗和較快開(kāi)關(guān)速度。（3）JBS二極管不但具有SBD開(kāi)啟電壓小、開(kāi)關(guān)速度快的優(yōu)點(diǎn)，而且具備PiN/PN結(jié)二極管的低漏電流、高擊穿電壓的優(yōu)勢(shì)，但是工藝要更復(fù)雜。

1.1.2? 單極性功率器件

SiC單極性功率器件主要包括金屬-氧化物（絕緣層）-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET或MISFET）、金屬-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MESFET）及結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管（JFET）：（1）SiC 功率MOSFET/MISFET相比于Si功率MOSFET/MISFET器件，具有導(dǎo)通電阻低、開(kāi)關(guān)速度高、高穩(wěn)定性及高溫工作能力等優(yōu)點(diǎn)。SiC功率MOSFET/MISFET存在的主要問(wèn)題是柵氧化層/柵介質(zhì)層的長(zhǎng)期可靠性及溝道電阻的問(wèn)題。對(duì)于SiC功率MOSFET/MISFET，溝道電阻是影響導(dǎo)通電阻的主要因素，因此改善柵絕緣層與SiC半導(dǎo)體之間的界面特性是提高載流子遷移率、降低導(dǎo)通電阻的重要途徑。（2）SiC功率MESFET的工作過(guò)程與MOSFET/ MISFET類(lèi)似，都是通過(guò)控制柵極電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電通路的開(kāi)關(guān)，不同之處在于MESFET采用肖特基結(jié)柵來(lái)控制多子導(dǎo)電，并且其制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，具有線性化程度高，匹配簡(jiǎn)單等許多應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)。（3）SiC JFET作為一種結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其輸出特性類(lèi)似于MOSFET/MISFET，并且沒(méi)有柵氧化層/柵介質(zhì)層帶來(lái)的低遷移率和可靠性等問(wèn)題，能工作于高電流增益和高溫環(huán)境下。其次，JFET的器件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，制備工藝比較完善，是目前SiC器件中應(yīng)用最廣泛的電壓控制型器件。

1.1.3? 雙極性功率器件

SiC雙極性功率器件主要包括雙極性結(jié)型晶體管（BJT）和絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）：（1）SiC BJT功率器件相對(duì)于Si基BJT功率器件最大的優(yōu)勢(shì)之一在于其二次擊穿現(xiàn)象得到緩解，因?yàn)镾iC BJT功率器件的二次擊穿的臨界電流密度大約是Si的100倍。同時(shí)由于SiC臨界擊穿電場(chǎng)大，SiC BJT的基極和集電極可以很薄，從而提高了器件的電流增益和開(kāi)關(guān)速度。SiC基BJT與MOSFET器件相比，其驅(qū)動(dòng)電路較為復(fù)雜，但是和JFET器件相比，其制作工藝更簡(jiǎn)單。（2）SiC IGBT功率器件基于電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)高擊穿電壓、大電流、低導(dǎo)通電阻等特性，并且作為電壓控制型器件，與SiC柵控晶閘管相比，可以工作在更高的頻率。因此，當(dāng)擊穿電壓超過(guò)15 kV時(shí)，SiC IGBT功率器件因?yàn)殡妼?dǎo)調(diào)制效應(yīng)而能夠?qū)崿F(xiàn)較低的導(dǎo)通電阻，這是IGBT功率器件相對(duì)于MOSFET功率器件的優(yōu)勢(shì)。

2.2? 申請(qǐng)主體分析

表1示出了SiC功率器件領(lǐng)域中全球申請(qǐng)主體前十位的排名情況。從表中可以看到，前10名申請(qǐng)主體中，日本申請(qǐng)主體由住友、三菱、電裝、富士、NIIT、日立占據(jù)6席且包攬前4名，美國(guó)老牌龍頭克里排名第5，德國(guó)的英飛凌占據(jù)第10位，來(lái)自中國(guó)的兩所高校電子科技大學(xué)和西安電子科技大學(xué)也展現(xiàn)了在SiC功率器件領(lǐng)域的深厚底蘊(yùn)，進(jìn)入到全球申請(qǐng)人占據(jù)第7、第8位。日本顯示出其在半導(dǎo)體器件領(lǐng)域的卓越實(shí)力，目前可以說(shuō)引領(lǐng)著SiC功率器件的技術(shù)發(fā)展，美國(guó)的LED照明龍頭企業(yè)克里（又稱(chēng)科銳）在GaN基和SiC基發(fā)光器件領(lǐng)域深耕多年，在SiC功率器件領(lǐng)域也具備深厚實(shí)力;出身自西門(mén)子半導(dǎo)體部門(mén)的英飛凌在該領(lǐng)域代表著歐洲的最強(qiáng)技術(shù)。從表1中示意的3年/5年活躍度數(shù)據(jù)顯示，雖然住友、三菱、電裝憑借雄厚的基礎(chǔ)實(shí)力排名前三，但從其近年來(lái)在SiC方向上的專(zhuān)利申請(qǐng)活躍度來(lái)看，顯示其在SiC功率器件領(lǐng)域的研發(fā)投入在逐漸降溫，這一結(jié)果與與圖1全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)在2014-2016年呈現(xiàn)低谷狀態(tài)是一致的。

另外，表2示出了在華申請(qǐng)主體的排名情況，與全球申請(qǐng)主體排名相比，一個(gè)顯著的變化是其中多了兩個(gè)來(lái)自中國(guó)的申請(qǐng)主體，分別占據(jù)第8位的中國(guó)中車(chē)和占據(jù)第10位的北京世紀(jì)金光，其中中國(guó)中車(chē)自2011年與中科院微電子所成立聯(lián)合研發(fā)中心，成為覆蓋SiC襯底、外延、器件、模組的全產(chǎn)業(yè)鏈IDM企業(yè);而北京世紀(jì)金光更是成立與2010年的新銳，近年來(lái)發(fā)展勢(shì)頭迅猛。通過(guò)3年/5年活躍度指標(biāo)顯示，在華排名前10的申請(qǐng)主體中，電子科技大學(xué)和北京世紀(jì)金光在SiC功率器件方向上的專(zhuān)利布局尤為積極，同時(shí)也注意到，美國(guó)龍頭企業(yè)Cree近年來(lái)在華的專(zhuān)利布局幾乎為0，但仍然憑借其在SiC晶圓方面的壟斷實(shí)力占有國(guó)內(nèi)40%的SiC晶圓市場(chǎng)。

由前述分析可知，SiC功率器件的全球?qū)＠暾?qǐng)主要集中在日本和美國(guó)。為了進(jìn)一步定量化分析SiC功率器件領(lǐng)域的整體技術(shù)壟斷趨勢(shì)，圖2示出了SiC功率器件領(lǐng)域申請(qǐng)人集中度的變化趨勢(shì)?？梢钥吹剑?984～1993年，前十位申請(qǐng)人成長(zhǎng)迅速，申請(qǐng)人集中度指數(shù)（全球和3/5局專(zhuān)利申請(qǐng)比例，3/5局專(zhuān)利申請(qǐng)指的是在美日歐中韓5個(gè)局中的3個(gè)及以上的局中遞交的專(zhuān)利申請(qǐng)項(xiàng)。）不斷攀升，這主要是因?yàn)?0世紀(jì)70年代后期，SiC單晶材料的制備具有了實(shí)質(zhì)性地進(jìn)展，SiC功率器件逐漸成為全球的研究熱點(diǎn)，但由于SiC單晶材料制備的難度大，全球的SiC襯底晶圓也只能供應(yīng)少數(shù)企業(yè)進(jìn)行器件的研究和開(kāi)發(fā)，因此這期間SiC功率器件領(lǐng)域申請(qǐng)人集中度指數(shù)不斷上升。從1994年開(kāi)始，前十位申請(qǐng)人全球?qū)＠暾?qǐng)比例基本保持穩(wěn)定，但穩(wěn)中有上升，一直持續(xù)到2013年，在這期間，前十位申請(qǐng)人3/5局專(zhuān)利申請(qǐng)比例在1999～2003年間出現(xiàn)一個(gè)小幅下降之后，一路攀升至超過(guò)60%。這一變化趨勢(shì)一方面是由于SiC單晶材料制備工藝的進(jìn)步使得全球的SiC襯底晶圓的供應(yīng)量增加，越來(lái)越多的企業(yè)參與到SiC功率器件行業(yè)中，導(dǎo)致在全球范圍內(nèi)申請(qǐng)人的集中度保持相對(duì)穩(wěn)定;另一方面則是由于中國(guó)自20世紀(jì)90年中后期開(kāi)始扶持發(fā)展SiC材料的制備技術(shù)以及SiC功率器件技術(shù)，諸如北京世紀(jì)金光、中車(chē)、泰科天潤(rùn)等中國(guó)申請(qǐng)人的增加使得海外申請(qǐng)人在中國(guó)大陸的專(zhuān)利布局收到擠壓，也正是因?yàn)橹袊?guó)申請(qǐng)人的增加，尤其是2014年～2018年間，中國(guó)申請(qǐng)人出現(xiàn)激增，這很大程度上降低了全球申請(qǐng)人集中度，使得2014～2018年間申請(qǐng)人集中度指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，而中國(guó)申請(qǐng)人主要集中在本國(guó)申請(qǐng)，海外申請(qǐng)很少，這也進(jìn)一步降低了前十位申請(qǐng)人3/5局專(zhuān)利申請(qǐng)的比例。

可見(jiàn)，在全球范圍內(nèi)，SiC功率器件領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)壟斷程度相對(duì)較低，申請(qǐng)人集中度指數(shù)基本保持在50%以下，但是全球范圍內(nèi)SiC功率器件的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)則會(huì)更加激烈。此外，SiC功率器件領(lǐng)域中國(guó)申請(qǐng)人的進(jìn)入，打破了全球申請(qǐng)人集中度持續(xù)上升的趨勢(shì)。然而，由于目前SiC功率器件的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入了成熟期，在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，申請(qǐng)人集中度有可能出現(xiàn)再次上升的趨勢(shì)，因此，中國(guó)申請(qǐng)人急需技術(shù)上的研發(fā)投入以打破國(guó)外申請(qǐng)人的技術(shù)壁壘。

3? 中外企業(yè)重點(diǎn)專(zhuān)利技術(shù)發(fā)展路線

本小節(jié)主要對(duì)SiC功率器件領(lǐng)域主要申請(qǐng)主體的專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行比較分析，通過(guò)被引頻次大于30篩選出重點(diǎn)專(zhuān)利，并分析其技術(shù)改進(jìn)方向，從而形成時(shí)間線下的SiC功率器件重點(diǎn)技術(shù)發(fā)展路線，為國(guó)內(nèi)企業(yè)的發(fā)展提供參考資訊。

針對(duì)上述篩選出的重點(diǎn)專(zhuān)利，并結(jié)合相互間的引證關(guān)系，對(duì)其技術(shù)發(fā)展路線進(jìn)行分析，如圖3所示。從圖中所示的引證關(guān)系可以看到，不同種器件類(lèi)型相互之間存在關(guān)聯(lián)，例如BJT中的一項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)可以為MOSFET或JFET所用，而MOSFET中的一項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)同樣也可以為JFET或IGBT的技術(shù)發(fā)展提供基礎(chǔ)。圖中標(biāo)注五角星的專(zhuān)利被后續(xù)多篇專(zhuān)利所引用，反映出這些專(zhuān)利的重要性。

從技術(shù)的時(shí)間發(fā)展來(lái)看，場(chǎng)控功率器件（包括MOSFET和JFET）在各個(gè)時(shí)期均是SiC功率器件領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展的器件類(lèi)型，早期的發(fā)展側(cè)重在終端、柵極結(jié)構(gòu)及有源區(qū)結(jié)構(gòu)的發(fā)展，這與一般Si功率器件發(fā)展的側(cè)重點(diǎn)基本相同。例如，1992年美國(guó)北卡羅萊納州立大學(xué)提出US5233215A專(zhuān)利，其終端區(qū)域形成終端溝槽，溝槽中共形地沉積絕緣襯層并填充多晶硅以形成浮空?qǐng)霏h(huán)，這樣的結(jié)構(gòu)避免采用耗時(shí)的高溫?cái)U(kuò)散工藝來(lái)形成浮空?qǐng)霏h(huán)。由于SiC材料中雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)比在Si中要小很多，因此對(duì)于SiC功率器件而言，這樣的結(jié)構(gòu)能夠極大地改善工藝，簡(jiǎn)化SiC功率器件的制備過(guò)程。同一年，美國(guó)克里公司提出US5506421A專(zhuān)利，其采用UMOS或VMOS結(jié)構(gòu)，并且在形成柵極絕緣層的過(guò)程中，首先在柵極溝槽中沉積一薄層多晶硅作為犧牲層，然后將該多晶硅犧牲層進(jìn)行熱氧化形成SiO2。由于硅氧化速率比SiC快，但是熱氧化所需溫度比SiC低，因此可以在較低的溫度下對(duì)犧牲多晶硅進(jìn)行熱氧化，形成的熱氧化膜均勻、質(zhì)量好，并且其覆蓋的SiC基本上不被氧化消耗，因此形成的熱氧化膜中不含有氧化SiC所產(chǎn)生的COx副產(chǎn)物，可以獲得界面態(tài)少的SiO2/SiC界面。在SiC功率器件中，SiO2/SiC界面的界面態(tài)是影響電子遷移率的重要因素，降低該界面態(tài)將能夠提高載流子遷移率，因此該專(zhuān)利通過(guò)對(duì)柵絕緣層的改進(jìn)降低了SiC功率器件的導(dǎo)通電阻。1998年美國(guó)北卡羅萊納州立大學(xué)提出US6023078專(zhuān)利，其有源區(qū)位于電壓支持區(qū)的兩側(cè)，電壓支持區(qū)中包括多個(gè)間隔開(kāi)的電絕緣區(qū)域，兩側(cè)的有源區(qū)均為電荷累積型場(chǎng)效應(yīng)晶體管（AccuFET），這種創(chuàng)新型的有源區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一方面能夠降低導(dǎo)通壓降，也即降低了導(dǎo)通電阻，另一方面實(shí)現(xiàn)雙向驅(qū)動(dòng)能力，并且電壓支持區(qū)保證了高耐壓特性。

2000年之后，MOSFET中出現(xiàn)利用SiC特定材料性質(zhì)的技術(shù)改進(jìn)，即載流子沿著特定晶面流動(dòng)具有較大的遷移率，因此通過(guò)選擇特定晶向的SiC襯底并采用特定的刻蝕方法，可以形成具有特定晶向的溝道平面，如此形成的SiC功率器件具有較大的載流子遷移率。例如，2001年日本關(guān)西電力株式會(huì)社提出專(zhuān)利JP2002261275A，其柵絕緣膜位于4H型SiC的{03–38}晶面上，其相對(duì)于{03–38}晶面的偏離角范圍在10°以?xún)?nèi)，相比于傳統(tǒng)的SiC功率器件所采用的{0001}晶面，{03–38}晶面上的載流子具有更大的遷移率，高達(dá)100 –120 cm2/Vs，因此，溝槽層位于{03–38}晶面上的SiC MOSFET功率器件在導(dǎo)通電阻、驅(qū)動(dòng)電流方面均具有極大的優(yōu)勢(shì)。受該專(zhuān)利的啟發(fā)，2011年日本國(guó)立大學(xué)奈良研究所提出專(zhuān)利WO2012026089A，其柵絕緣膜位于SiC相對(duì)于{11–20}晶面具有偏向{000–1}晶面約10～20°范圍的晶面上，在該晶面上其電子遷移率相對(duì)較高，并且界面態(tài)密度也進(jìn)一步降低，因此可以進(jìn)一步提高電子遷移率，最終器件的載流子遷移率可以達(dá)到90 cm2/Vs甚至更高，進(jìn)而也能夠降低SiC功率器件的導(dǎo)通電阻并增大驅(qū)動(dòng)電流。

值得一提的是，早在1987年BJT中出現(xiàn)的臺(tái)面有源區(qū)結(jié)構(gòu)（1987年美國(guó)北卡羅萊納州立大學(xué)提出的專(zhuān)利US4945394A）在后續(xù)的發(fā)展中被應(yīng)用于JFET中，并且成為JFET中的常規(guī)結(jié)構(gòu)。例如，1991年美國(guó)克里公司提供專(zhuān)利US5264713A，其有源區(qū)為臺(tái)面結(jié)構(gòu)，結(jié)型柵形成在兩臺(tái)面結(jié)構(gòu)之間的溝槽中，通過(guò)控制兩臺(tái)面間溝槽的寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)JFET中溝道長(zhǎng)度的控制，進(jìn)而弱化SiC低電子遷移率對(duì)JFET器件性能的影響。2008年美國(guó)半南實(shí)驗(yàn)實(shí)公司提出專(zhuān)利US7977713，其有源區(qū)也為臺(tái)面結(jié)構(gòu)，結(jié)型柵形成在臺(tái)面結(jié)構(gòu)兩側(cè)的凹槽中，并且該臺(tái)面結(jié)構(gòu)第一部分具有第一平均摻雜濃度，其低于臺(tái)面結(jié)構(gòu)第二部分的第二平均摻雜濃度，這樣的結(jié)構(gòu)能夠降低SiC JFET功率器件的導(dǎo)通電阻，并且提高器件的擊穿電壓。在SiC BJT功率器件中，還存在一種創(chuàng)新性的異質(zhì)結(jié)柵結(jié)構(gòu)，其出現(xiàn)在1996年美國(guó)北卡羅萊納州立大學(xué)提出的專(zhuān)利US5753938A中，其為一種異質(zhì)結(jié)柵靜電感應(yīng)晶體管（屬于BJT中的一種），結(jié)型柵形成在有源區(qū)兩側(cè)的凹槽內(nèi)，由P型摻雜的多晶硅填充構(gòu)成異質(zhì)結(jié)柵，其中有源區(qū)為N型摻雜的6H型SiC。這種異質(zhì)結(jié)柵結(jié)構(gòu)提高P型多晶硅中空穴的勢(shì)壘，進(jìn)而極大地降低注入至漂移區(qū)的空穴，因此，漂移區(qū)中的存儲(chǔ)電荷減少，能夠改善SiC JFET功率器件的開(kāi)關(guān)速度，進(jìn)而在高頻應(yīng)用上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于IGBT器件，由于其為MOSFET與BJT的結(jié)合，因此在技術(shù)發(fā)展上，MOSFET的相關(guān)技術(shù)改進(jìn)可以應(yīng)用到IGBT器件中，例如起源于MOSFET的電荷累積層、以及特定晶面上形成溝道區(qū)的技術(shù)手段均被應(yīng)用于IGBT器件中。1998年瑞電ABB技術(shù)公司提出專(zhuān)利US6201280A，其將MOSFET功率器件中出現(xiàn)的電荷累積型場(chǎng)效應(yīng)晶體管（AccuFET）的技術(shù)應(yīng)用于IGBT器件中，在柵絕緣層下方的漂移區(qū)中形成電荷累積層，并優(yōu)化電荷累積層的尺寸與元胞尺寸之間的關(guān)系，以此降低了SiC IGBT功率器件的導(dǎo)通電阻，從而使得開(kāi)關(guān)損耗降低。2004年日本富士電機(jī)株式會(huì)社提出專(zhuān)利JP2005340685A，其SiC IGBT器件包括一溝槽柵，溝槽側(cè)壁穿過(guò)源區(qū)層和基區(qū)層，到達(dá)漂移層，并且側(cè)壁與襯底的主表面呈70°的夾角，使得該側(cè)壁相對(duì)于4H型SiC的（03–38）晶面或者6H型SiC的（01–14）晶面的角度在10°范圍內(nèi)。該技術(shù)手段源自SiC MOSFET功率器件，并針對(duì)6H型SiC材料做了進(jìn)一步地技術(shù)擴(kuò)展，使得SiC IGBT功率器件的導(dǎo)通電阻降低。

至于SBD器件，其在整個(gè)技術(shù)發(fā)展路線上高引證頻次的重點(diǎn)專(zhuān)利相對(duì)較少，這與SiC功率器件領(lǐng)域中相關(guān)的專(zhuān)利申請(qǐng)較少有關(guān)。值得一提的是，1995年美國(guó)北卡羅萊納州立大學(xué)提出的專(zhuān)利US5449925A，其在肖特基勢(shì)壘二極管的終端區(qū)域注入惰性離子并且不進(jìn)行退火處理，使得終端區(qū)域非晶化，該非晶化終端區(qū)域在表面產(chǎn)生一高阻薄層，促使電勢(shì)沿表面分散分布，導(dǎo)致邊緣電場(chǎng)降低，進(jìn)而提高了SBD的擊穿電壓。該非晶化處理的技術(shù)手段在SIPOABS數(shù)據(jù)庫(kù)中顯示的被引證頻次為91，直至2012年還被現(xiàn)代自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社提出的專(zhuān)利US8779439B2所引用，可見(jiàn)該專(zhuān)利在SBD器件中具有一定的重要性。

4? 小結(jié)

通過(guò)本文對(duì)數(shù)據(jù)的整理及分析可知，SiC功率器件的發(fā)展受限于SiC單晶襯底材料的發(fā)展。隨著SiC材料制備技術(shù)的發(fā)展，SiC功率器件整體技術(shù)發(fā)展前景較好，尤其是隨著我國(guó)自主研制的SiC單晶襯底產(chǎn)品的面世，在我國(guó)國(guó)內(nèi)SiC功率器件的研究熱潮仍然會(huì)持續(xù)較長(zhǎng)一段時(shí)間，這將會(huì)促使全球范圍內(nèi)SiC功率器件領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量的上升。但是，我國(guó)在SiC功率器件領(lǐng)域起步較晚，國(guó)內(nèi)與國(guó)外在SiC功率器件領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展水平仍然存在一定的差距，并且國(guó)外重要申請(qǐng)人均已早早地在我國(guó)做了相關(guān)的專(zhuān)利布局，并且相應(yīng)專(zhuān)利都處于有效狀態(tài)，因此我國(guó)企業(yè)在SiC功率器件領(lǐng)域的發(fā)展將會(huì)面臨較大的競(jìng)爭(zhēng)壓力。另一方面，我國(guó)國(guó)內(nèi)在SiC功率器件領(lǐng)域的研發(fā)工作主要集中在高校及科研院所，但是他們的一些高質(zhì)量專(zhuān)利未能得到有效的利用，因此，高校可以加強(qiáng)與國(guó)內(nèi)企業(yè)的合作，必要時(shí)可以進(jìn)行專(zhuān)利權(quán)的轉(zhuǎn)讓或是許可，促使相關(guān)研究工作的持續(xù)開(kāi)展，充分發(fā)揮高校及科研院所的科研優(yōu)勢(shì)以及企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。

從全球范圍來(lái)看，日本和美國(guó)在SiC功率器件領(lǐng)域占據(jù)了技術(shù)創(chuàng)新的主導(dǎo)地位，該領(lǐng)域中的重要申請(qǐng)人基本上都位于這兩個(gè)國(guó)家，例如美國(guó)的克里公司，日本的富士電機(jī)、三菱電機(jī)等，并且這些國(guó)外申請(qǐng)人也都非常重視在中國(guó)的專(zhuān)利布局。相比之下，我國(guó)企業(yè)在SiC功率器件領(lǐng)域的專(zhuān)利布局較少，海外的專(zhuān)利布局微乎其微，并且在領(lǐng)域中也缺乏在國(guó)際上具有競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)，因此，我國(guó)企業(yè)需要加強(qiáng)研發(fā)的投入，積極尋求技術(shù)上的突破，同時(shí)要注重海外的專(zhuān)利布局和專(zhuān)利侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)的防范，以增加自身在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。

從技術(shù)發(fā)展上來(lái)看，SiC功率器件領(lǐng)域中針對(duì)有源區(qū)的改進(jìn)仍然是技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，但是在這一方面國(guó)外企業(yè)已經(jīng)做了大量的專(zhuān)利布局，尤其是一些技術(shù)實(shí)力雄厚的跨國(guó)企業(yè)，例如美國(guó)的克里公司。對(duì)于我國(guó)企業(yè)來(lái)講，如果受限于自身的研發(fā)水平，在SiC功率器件有源區(qū)的改進(jìn)上無(wú)法獲得技術(shù)突破的話，可以針對(duì)電極、終端區(qū)、絕緣層以及工藝進(jìn)行相關(guān)的外圍專(zhuān)利布局，因?yàn)閲?guó)外企業(yè)在這些方面的專(zhuān)利布局相對(duì)較弱，技術(shù)發(fā)展空間相對(duì)較大，在這些方面的研發(fā)投入相對(duì)容易獲得技術(shù)上的突破。在電極、終端區(qū)等方面的專(zhuān)利布局，一定程度上也可以提升自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。但是鑒于對(duì)有源區(qū)的改進(jìn)所能獲得的技術(shù)效果最多，因此仍然不能忽視針對(duì)SiC功率器件的有源區(qū)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)研發(fā)和專(zhuān)利布局，在這一方面，國(guó)內(nèi)企業(yè)可以積極尋求與高校及科研院所的戰(zhàn)略合作。

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