碳化硅學(xué)習(xí)月丨把控高質(zhì)量工藝，探尋全流程SiC價(jià)值鏈

導(dǎo)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(lái)提高產(chǎn)量和降低成本，保證在生產(chǎn)過(guò)程中每個(gè)階段的最高質(zhì)量。

安森美碳化硅（SiC）學(xué)習(xí)月相關(guān)活動(dòng)正在如火如荼進(jìn)行中。今天我們要從工藝制造技術(shù)的角度，帶您走近碳化硅。

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工業(yè)和汽車(chē)是中功率和大功率電子元器件的兩個(gè)大市場(chǎng)。隨著諸如IGBT的現(xiàn)有技術(shù)與碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等技術(shù)相結(jié)合，工業(yè)、汽車(chē)和其他電氣化趨勢(shì)正在重塑其應(yīng)用的領(lǐng)域，借助這種趨勢(shì)，SiC二極管和MOSFET以及功率模塊快速發(fā)展，使得以電機(jī)驅(qū)動(dòng)和逆變器為主要構(gòu)成的應(yīng)用受益。

包括SiC在內(nèi)的寬帶隙功率半導(dǎo)體技術(shù)正在重新定義能源基礎(chǔ)設(shè)施。

它的焦點(diǎn)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(shì)，工程師們可以提高器件功率密度、轉(zhuǎn)換效率，從而提升能源基礎(chǔ)設(shè)施的整體效能。

SiC在哪些方面效果最好？

沒(méi)有一種技術(shù)可以適用于所有的電力應(yīng)用。安森美于2004年開(kāi)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(jí)，能夠?yàn)?a href="http://srfitnesspt.com/tags/充電樁/" target="_blank">充電樁，電動(dòng)汽車(chē)、光伏、5G通信，工業(yè)等領(lǐng)域帶來(lái)顯著優(yōu)勢(shì)。并且通過(guò)對(duì)這些產(chǎn)品進(jìn)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(hù)展示產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，提出最適合客戶(hù)的SiC解決方案，使產(chǎn)品應(yīng)用獲得更優(yōu)異的性能。。

安森美的高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理JON在采訪中提到（點(diǎn)擊此處，查看視頻）：SiC影響著可再生能源、電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)發(fā)展，導(dǎo)致市場(chǎng)對(duì)SiC MOSFET和SiC二級(jí)管的需求越來(lái)越大。為滿(mǎn)足需求，安森美建立了優(yōu)質(zhì)的SiC供應(yīng)鏈，從端到端、襯底至模塊全覆蓋，掌握著全流程SiC制造價(jià)值鏈，為客戶(hù)提供所需供應(yīng)保證。

打造優(yōu)質(zhì)的SiC供應(yīng)鏈

碳化硅制造工藝需要在碳基器件的制造基礎(chǔ)上，結(jié)合特性對(duì)每個(gè)階段進(jìn)行開(kāi)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(zhuān)注之處，公司致力于檢測(cè)和消除制造過(guò)程中每個(gè)階段的缺陷，從而幫助客戶(hù)減輕生產(chǎn)壓力。

安森美認(rèn)為，提高器件質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是管理外延層，因?yàn)橥庋訉佣x、控制著器件的大部分工作特性。公司獨(dú)有的外延層技術(shù)，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(kāi)發(fā)了基于物理、可擴(kuò)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(shè)計(jì)和工藝技術(shù)之間建立了直接聯(lián)系，為后續(xù)高質(zhì)量生產(chǎn)提供了幫助。

SiC需要一個(gè)端到端的供應(yīng)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(gè)完全集成式的SiC制造商，并通過(guò)對(duì)相關(guān)工藝的把控，實(shí)現(xiàn)碳化硅制造的高質(zhì)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(gè)階段，安森美應(yīng)用其外延層來(lái)定義半導(dǎo)體的特性。帶有外延層的晶圓采用平面工藝進(jìn)行加工，之后晶圓就會(huì)被切成小塊，用于制造二極管、MOSFET和模塊。

接著，安森美會(huì)在外延層生長(zhǎng)前后進(jìn)行缺陷掃描。所有裸片（die）都要經(jīng)過(guò)100%的雪崩測(cè)試，從而識(shí)別潛在的失效。之后還會(huì)進(jìn)行產(chǎn)品級(jí)老化測(cè)試，避免外在的柵極氧化層失效。

通過(guò)重復(fù)、連續(xù)的操作測(cè)試，創(chuàng)建了一個(gè)仿真實(shí)世界的應(yīng)用程序來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行真實(shí)的功能檢驗(yàn)，包括硬開(kāi)關(guān)的連續(xù)傳導(dǎo)模式下，在各種電壓和開(kāi)關(guān)頻率、結(jié)溫下操作器件。

由于SiC晶體層級(jí)亦可能有缺陷，因此也常使用“視覺(jué)檢查”來(lái)檢測(cè)晶圓缺陷，并使用雪崩測(cè)試和老化測(cè)試進(jìn)行晶圓級(jí)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(zhì)量。

憑借端到端的供應(yīng)鏈優(yōu)勢(shì)，安森美在碳化硅制造過(guò)程中的每個(gè)階段都建立了行業(yè)領(lǐng)先的質(zhì)量程序，用來(lái)及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，保障高質(zhì)量生產(chǎn)。

依托這種高質(zhì)量水準(zhǔn)，安富利和安森美已經(jīng)做好滿(mǎn)足您對(duì)功率半導(dǎo)體所有需求的準(zhǔn)備。

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