碳化硅學習月丨把控高質量工藝，探尋全流程SiC價值鏈

導讀

碳化硅制造建立在現(xiàn)有的生產(chǎn)方法之上，但需要全新的工藝，用來提高產(chǎn)量和降低成本，保證在生產(chǎn)過程中每個階段的最高質量。

安森美碳化硅（SiC）學習月相關活動正在如火如荼進行中。今天我們要從工藝制造技術的角度，帶您走近碳化硅。

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工業(yè)和汽車是中功率和大功率電子元器件的兩個大市場。隨著諸如IGBT的現(xiàn)有技術與碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等技術相結合，工業(yè)、汽車和其他電氣化趨勢正在重塑其應用的領域，借助這種趨勢，SiC二極管和MOSFET以及功率模塊快速發(fā)展，使得以電機驅動和逆變器為主要構成的應用受益。

包括SiC在內(nèi)的寬帶隙功率半導體技術正在重新定義能源基礎設施。

它的焦點主要集中在能源的產(chǎn)生、傳輸和消耗的效率上。得益于這些新材料優(yōu)勢，工程師們可以提高器件功率密度、轉換效率，從而提升能源基礎設施的整體效能。

SiC在哪些方面效果最好？

沒有一種技術可以適用于所有的電力應用。安森美于2004年開始SiC的研發(fā)之路，截至目前公司旗下的SiC產(chǎn)品包括M1、M2和M3S SiC MOSFET系列以及SiC二極管 D1、D2和D3系列。這些產(chǎn)品涵蓋從650V到1700V的電壓等級，能夠為充電樁，電動汽車、光伏、5G通信，工業(yè)等領域帶來顯著優(yōu)勢。并且通過對這些產(chǎn)品進行組合，安森美可以為任何特定需求提供優(yōu)異解決方案。

安富利作為安森美的合作伙伴之一，可以幫助安森美更好地向客戶展示產(chǎn)品優(yōu)勢，提出最適合客戶的SiC解決方案，使產(chǎn)品應用獲得更優(yōu)異的性能。。

安森美的高級產(chǎn)品經(jīng)理JON在采訪中提到（點擊此處，查看視頻）：SiC影響著可再生能源、電動汽車的市場發(fā)展，導致市場對SiC MOSFET和SiC二級管的需求越來越大。為滿足需求，安森美建立了優(yōu)質的SiC供應鏈，從端到端、襯底至模塊全覆蓋，掌握著全流程SiC制造價值鏈，為客戶提供所需供應保證。

打造優(yōu)質的SiC供應鏈

碳化硅制造工藝需要在碳基器件的制造基礎上，結合特性對每個階段進行開發(fā)，力求最大程度地減少產(chǎn)品缺陷，提升良品率。而這正是安森美的專注之處，公司致力于檢測和消除制造過程中每個階段的缺陷，從而幫助客戶減輕生產(chǎn)壓力。

安森美認為，提高器件質量的一個關鍵環(huán)節(jié)是管理外延層，因為外延層定義、控制著器件的大部分工作特性。公司獨有的外延層技術，有助于使其器件處于行業(yè)的前沿地位。

除此之外，安森美為現(xiàn)代電力電子器件開發(fā)了基于物理、可擴展的SPICE建模方法，并調(diào)整了現(xiàn)有的功率模型，使其適用于SiC器件。這種方法在SPICE、物理設計和工藝技術之間建立了直接聯(lián)系，為后續(xù)高質量生產(chǎn)提供了幫助。

SiC需要一個端到端的供應鏈

歷經(jīng)十幾年的布局，安森美現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為一個完全集成式的SiC制造商，并通過對相關工藝的把控，實現(xiàn)碳化硅制造的高質量和可靠性。

在碳化硅的制造中，首先要制造碳化硅晶錠（boule），將其切成晶圓（wafer）。在這個階段，安森美應用其外延層來定義半導體的特性。帶有外延層的晶圓采用平面工藝進行加工，之后晶圓就會被切成小塊，用于制造二極管、MOSFET和模塊。

接著，安森美會在外延層生長前后進行缺陷掃描。所有裸片（die）都要經(jīng)過100%的雪崩測試，從而識別潛在的失效。之后還會進行產(chǎn)品級老化測試，避免外在的柵極氧化層失效。

通過重復、連續(xù)的操作測試，創(chuàng)建了一個仿真實世界的應用程序來對設備進行真實的功能檢驗，包括硬開關的連續(xù)傳導模式下，在各種電壓和開關頻率、結溫下操作器件。

由于SiC晶體層級亦可能有缺陷，因此也常使用“視覺檢查”來檢測晶圓缺陷，并使用雪崩測試和老化測試進行晶圓級檢查，以確保碳化硅和氧化硅之間的純凈。這系列操作使得柵極電壓在高溫下承受了壓力，從而保證了出廠產(chǎn)品的質量。

憑借端到端的供應鏈優(yōu)勢，安森美在碳化硅制造過程中的每個階段都建立了行業(yè)領先的質量程序，用來及時發(fā)現(xiàn)缺陷，保障高質量生產(chǎn)。

依托這種高質量水準，安富利和安森美已經(jīng)做好滿足您對功率半導體所有需求的準備。

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