Page 14 - 第三代半導體明日之星---碳化矽功率元件近況與展望
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PULSE
是，它能以在加油站為汽車加油所 需的時間內為EV充滿電。」
在資料中心，散熱管理則是一 個大問題，任何能提供更高效率的 技術(如SiC和GaN)都將有助於改 進這一應用，他補充說。其他大型 應用是再生能源和馬達驅動，它們 消耗了全球約50%至60%的電力。
最後但也同樣重要的是，航太 領域正朝著全電動飛機的方向發 展，目標是實現更高的效率以及更 低的雜訊和排放，他表示。
圖6:不同技術可提供最大優勢的領域。
(圖片來源:Infineon——由PowerAmerica提供)
襯底削薄以降低電阻; 摻雜——傳統的熱擴散不適 於SiC，需要新的注入和注入 退火製程，以及使晶圓變平以 減輕高溫退火的影響; 實現良好的歐姆接觸形成，並 選擇與CTE匹配的金屬。 其他所涵蓋的挑戰還包括閘
「今天的電力電子工程師有 很多選擇;他們可以在應用中使用 S i、S i C 或 G a N。」但 是，V e l i a d i s 表 示，「問題是『你如何在應用中選 用哪種類型的技術』，答案是你必 須考慮電壓要求、電流級、頻率要 求、應 用 所 需 的 效 率、溫 度 要 求，當 然 還 有 成 本 方 面 的 考 慮。」
常耐用，而且價格便宜並且能夠提 供大電流，而GaN則能以非常合理 的成本提供極高效率。GaN也是一 種CMOS相容元件，因此可以利用 矽的規模經濟優勢，在大型晶圓廠 中 製 造。S i C 則 非 常 高 效，可 在 大 電 流和高頻率下作業。」
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「在較低的頻率和非常高的功 率下，矽是最有力的競爭者。隨著 頻率的增加，矽的損耗變得更多， 因此它不再是一個好的解決方案， 而SiC在此就成為最佳解決方案。 當然，在非常高的頻率下，GaN則 是一種出色的解決方案。」他表示， 「矽在15至650V的電壓範圍內極 具競爭力，而GaN在100至650V 電壓範圍內極具競爭力。(他還指 出，某家GaN公司已擁有900V元 件) SiC在高電壓下極具競爭力，例 如，1200V、1700V和3.3kV的元件 已得到市場驗證，而多家供應商也 即將發佈6.5kV和10kV產品。」
Veliadis並深入探討平面型和 溝槽型SiC MOSFET之間的差異， 涉 及 遷 移 率、電 場、漂 移 層、導 通 電 阻、阻斷電壓能力和擊穿場性能。
極氧化物、透明晶圓、SiC晶圓缺 乏平整度和絕緣電介質。最終，因 應這些挑戰有望產生更好的襯底、 更高的可靠性、更少的缺陷、更高 的耐用性和更低的成本。
但Veliadis表示，一個巨大的競 爭市場是在650V範圍內，Si、GaN和 S i C 都 在 此 競 爭 。「 矽 非 常 可 靠 ， 非
然而，SiC材料的特性需要開 發特定的製程，他表示。其中一些 挑戰包括:
除了製造方面的挑戰外，他 還指出了供應鏈問題。「對於現在 這個矽世界，使用SiC代工廠，在 製程和設計方面都面臨競爭。第二 個問題是晶圓供應鏈是SiC的一個 問題，因為它的成長速度非常快， 所有公司都在尋找確保低成本、 高品質襯底晶圓來源的方法。」
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他還詳細介紹了幾個晶圓製 造問題和大規模商業化之路，提 供了如何解決這些挑戰的技巧。總 體挑戰是SiC製造製程需要投資優 質工具和開發非CMOS相容製程。
據Veliadis所述，特別是當業 界轉向200mm晶圓時——這有望 將SiC成本降低約20%或甚至更 多——需要能夠改進這些製程。
「使SiC製造像GaN一樣非常 重要。」Veliadis表示，「對於SiC 的情況，需要購買特定工具並開 發與矽CMOS不相容的特定製程。 我們利用了所有成熟的Si製程，將 它們成功轉移到SiC，以便利用規 模 經 濟。」
他估計，要使矽代工廠能夠處 理SiC晶圓，大約需要10至1,500萬 美元的投資。
• 蝕刻——由於高溫，濕式蝕刻 對SiC不實用;
