此前的文章“粉末純度、SiC晶錠一致性……SiC制造都有哪些挑戰(zhàn)”中，我們討論了寬禁帶半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識及碳化硅制造挑戰(zhàn)，本文為白皮書第二部分，將重點(diǎn)介紹碳化硅生態(tài)系統(tǒng)的不斷演進(jìn)及安森美（onsemi）在碳化硅半導(dǎo)體生產(chǎn)中的優(yōu)勢。

碳化硅生態(tài)系統(tǒng)的不斷演進(jìn)

進(jìn)展不僅限于行業(yè)參與者。許多大學(xué)和研究中心正在研究各種碳化硅特定的挑戰(zhàn)，包括以下內(nèi)容：

對宇宙射線的耐久性

關(guān)于柵極氧化物的內(nèi)在壽命建模

SiC/SiO2界面特性和壽命建模

外在群體（篩選）

外延生長和襯底缺陷性

體二極管退化

高壓阻斷可靠性（HTRB）

關(guān)于邊緣終止、雪崩強(qiáng)度和短路的特定性能指標(biāo)

高dv/dt耐久性設(shè)計(jì)

浪涌電流

為進(jìn)一步支持這一生態(tài)系統(tǒng)，賓夕法尼亞州立大學(xué)（PSU）與安森美簽署了一份諒解備忘錄（MoU），達(dá)成了一項(xiàng)價(jià)值800萬美元的戰(zhàn)略合作協(xié)議，其中包括在PSU材料研究所設(shè)立安森美碳化硅晶體中心（SiC3）。安森美承諾每年向SiC3提供80萬美元的資金支持。我們還與許多其他碳化硅研究機(jī)構(gòu)合作，包括根特大學(xué)、維也納工業(yè)大學(xué)、安特衛(wèi)普大學(xué)、不來梅大學(xué)、冰島大學(xué)和帕多瓦大學(xué)。（圖 1）

安森美在碳化硅半導(dǎo)體生產(chǎn)中的優(yōu)勢

作為一個(gè)垂直整合的供應(yīng)商，擁有深厚的專業(yè)應(yīng)用知識，安森美充分利用多年來在半導(dǎo)體生產(chǎn)方面的經(jīng)驗(yàn)。這包括致力于零缺陷方法論（圖2），強(qiáng)大的性能，以及在從晶錠到向客戶交付過程中取得成果所需的獨(dú)特視角。

“SiC 晶圓和器件制造的垂直整合可以提高良品率 5 到 10 個(gè)百分點(diǎn)。”

——麥肯錫文章

安森美供應(yīng)鏈?zhǔn)加谠谛潞辈际矤栔莨逻d的工廠，生產(chǎn)自己的單晶碳化硅材料。然后在內(nèi)部襯底上生長一層薄外延層。該材料經(jīng)過幾個(gè)加工步驟，直到最終產(chǎn)品的封裝。這種端到端方法有助于進(jìn)行最全面的測試和根本原因分析，從而產(chǎn)生非常高的可靠性和零缺陷產(chǎn)品。

擁有垂直整合的供應(yīng)鏈有很多好處。例如，根據(jù)麥肯錫最近的一篇文章，“碳化硅晶圓和器件制造的垂直整合可以將良品率提高 5 到 10 個(gè)百分點(diǎn)。”

當(dāng)每個(gè)步驟都可見且可控時(shí)，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模也會更簡單。同樣，成本控制也是一個(gè)好處，因?yàn)檎麄€(gè)過程可以在每個(gè)步驟進(jìn)行優(yōu)化，并可以溯源，清楚的了解每個(gè)步驟如何影響其他步驟。

安森美的工藝

安森美采用 5 步法來解決碳化硅特定挑戰(zhàn)，包括（但不限于）：

襯底和外延缺陷水平。柵極氧化物：固有壽命建模（SiC/SiO2界面特性）和外部粒子群（篩選）

體二極管退化

高壓阻斷 (HTRB) 期間的可靠性

應(yīng)用相關(guān)性能（雪崩魯棒性、邊緣終端、短路、抗宇宙射線的魯棒性、高 dv/dt 魯棒性設(shè)計(jì)以及浪涌電流。）

通過充分利用生產(chǎn)工具來淘汰任何不符合要求的產(chǎn)品，這種結(jié)構(gòu)化方法提供了對質(zhì)量、可靠性和可用性的卓越保證。工具包括以下內(nèi)容：

在外延生長之前和之后執(zhí)行缺陷掃描

帶有坐標(biāo)跟蹤和自動分類的過程內(nèi)缺陷篩選

晶圓級老化

動態(tài)模式平均測試

100% 額定電壓和 175°C 測試

100% 雪崩額定值。

該經(jīng)過驗(yàn)證的質(zhì)量計(jì)劃與垂直整合相結(jié)合，為快速反饋、快速迭代和生產(chǎn)敏捷性創(chuàng)造了機(jī)會。

未完待續(xù)，后續(xù)推文將繼續(xù)介紹跟多SiC生產(chǎn)有關(guān)的內(nèi)容。第一篇請看粉末純度、SiC晶錠一致性……SiC制造都有哪些挑戰(zhàn)？