碳化硅(SiC)作為第三代半導體材料的代表性材料，下圖1展示了SiC的材料優勢，相較于 Si，SiC 具有更高的禁帶寬度，使 SiC 器件的工作溫度可達 300℃以上(傳統 Si 器件為150 ℃)，適用于高溫環境；此外，高禁帶寬度使 SiC 的本征載流子濃度更低，從而大幅減小了器件的漏電流。SiC 具有更高的熱導率，使 SiC 器件在相同散熱系統下可耗散掉更高的熱量，從而提升功率密度;同時 SiC 的高熱導率有助于優化散熱設計，從而增強器件在高功率應用中的穩定性。

SiC 的飽和電子漂移速度是 Si 的兩倍，使電子在 SiC 器件中的響應速度更快，從而支持器件在更高頻率下穩定工作。SiC 憑借其高臨界電場和寬禁帶特性，顯著提升了器件阻斷電壓，相同芯片尺寸下，其阻斷電壓遠超 Si 器件。同時，在相同阻斷電壓時，SiC 器件導通電阻更低，有效降低了靜態損耗。此外，SiC 作為寬禁帶材料，具有獨特的工藝優勢，能夠通過熱氧化生成二氧化硅(SiO2) 層，使得其制造工藝與硅基器件高度兼容，降低了技術升級的難度和成本，使其在電力電子器件領域得到廣泛關注。

圖1 SiC, Si, GaN參數對比

SiC功率MOSFET內部晶胞單元的結構，主要有二種：平面結構和溝槽結構，如下圖2所示。溝槽結構MOSFET相對于傳統的平面結構MOSFET有更低的導通損耗、更好的開關性能、提高晶圓密度并可避免寄生JFET效應的產生，近年來備受關注。溝槽結構SiC MOSFET最主要的問題在于，由于器件工作在高壓狀態，內部的工作電場強度高，尤其是溝槽底部，工作電場強度非常更高，很容易在局部超過最大的臨界電場強度，從而產生局部的擊穿，影響器件工作的可靠性，如下圖3所示。業界為了解決以上問題，演繹出了幾種改進結構，槽底屏蔽區結構、雙溝槽結構、不對稱屏蔽區結構、加厚柵介質結構以及兩側屏蔽區結構。

圖2 溝槽結構和平面結構SiC MOSFET

圖3 SiC MOSFET內部電場分布

總結來說，調節SiC性能的關鍵在于通過合適的間距、合適參數的屏蔽區，調節溝槽底部的電場分布以及分擔柵介質電場，確保器件可靠性，同時不至于明顯導通電阻。