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

碳化硅生態系統的不斷演進

進展不僅限于行業參與者。許多大學和研究中心正在研究各種碳化硅特定的挑戰，包括以下內容：

對宇宙射線的耐久性

關于柵極氧化物的內在壽命建模

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）

關于邊緣終止、雪崩強度和短路的特定性能指標

高dv/dt耐久性設計

浪涌電流

為進一步支持這一生態系統，賓夕法尼亞州立大學（PSU）與安森美簽署了一份諒解備忘錄（MoU），達成了一項價值800萬美元的戰略合作協議，其中包括在PSU材料研究所設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構合作，包括根特大學、維也納工業大學、安特衛普大學、不來梅大學、冰島大學和帕多瓦大學。（圖 1）

安森美在碳化硅半導體生產中的優勢

作為一個垂直整合的供應商，擁有深厚的專業應用知識，安森美充分利用多年來在半導體生產方面的經驗。這包括致力于零缺陷方法論（圖2），強大的性能，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 個百分點。”

——麥肯錫文章

安森美供應鏈始于在新罕布什爾州哈德遜的工廠，生產自己的單晶碳化硅材料。然后在內部襯底上生長一層薄外延層。該材料經過幾個加工步驟，直到最終產品的封裝。這種端到端方法有助于進行最全面的測試和根本原因分析，從而產生非常高的可靠性和零缺陷產品。

擁有垂直整合的供應鏈有很多好處。例如，根據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 個百分點。”

當每個步驟都可見且可控時，擴大生產規模也會更簡單。同樣，成本控制也是一個好處，因為整個過程可以在每個步驟進行優化，并可以溯源，清楚的了解每個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，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

應用相關性能（雪崩魯棒性、邊緣終端、短路、抗宇宙射線的魯棒性、高 dv/dt 魯棒性設計以及浪涌電流。）

通過充分利用生產工具來淘汰任何不符合要求的產品，這種結構化方法提供了對質量、可靠性和可用性的卓越保證。工具包括以下內容：

在外延生長之前和之后執行缺陷掃描

帶有坐標跟蹤和自動分類的過程內缺陷篩選

晶圓級老化

動態模式平均測試

100% 額定電壓和 175°C 測試

100% 雪崩額定值。

該經過驗證的質量計劃與垂直整合相結合，為快速反饋、快速迭代和生產敏捷性創造了機會。

未完待續，后續推文將繼續介紹跟多SiC生產有關的內容。第一篇請看粉末純度、SiC晶錠一致性……SiC制造都有哪些挑戰？