研究人员打造低成本SiC生产制程

为了降低SiC的制造成本，美国北卡罗莱纳州立大学的研究人员设计了一种PRESiCE制程，并搭配TI X-Fab实现低成本的SiC功率MOSFET…

碳化矽(SiC)，这种宽能隙的半导体元件可用于打造更优质的电晶体，取代当今的矽功率电晶体，并与二极体共同搭配，提供最低温度、最高频率的功率元件。SiC电晶体所产生的热也比矽功率电晶体更低30%，然而，它的成本至今仍然比矽更高5倍。

美国北卡罗莱纳州立大学(North Carolina State University；NCSU)教授Jay Baliga认为，这是因为SiC需要专用的制程技术，而使得价格居高不下，并筑起较高的进入门槛。为了寻找低成本授权的制程以降低这些障碍，Baliga及其研究团队设计了一种“制造SiC电子元件之工程制程”(Process Engineered for Manufacturing SiC Electronic-devices；PRESiCE)，并采用德州仪器(Texas Instruments；TI)的X-Fab来实现。

研究人员们将在日前于美国华府举行的2017年碳化矽及相关材料国际会议(International Conference on Silicon Carbide and Related Materials；ICSCRM 2017)发表技术细节。

根据Baliga，PRESTICE并不只是一种开发SiC制程的低成本替代方法，它也比传统的专有制程更有效率。降低授权成本将有助于让更多的业者加入市场竞争，从而提高SiC的产量。反过来说，这也不可避免地会降低SiC的价格，或许还会降低到只比矽的价格多50%。

SiC功率元件除了可作业于较低的温度下，也可以在更高的频率下切换，从而让功率电子产品得以使用较小的电容、电感和其他被动元件，最终使得设计人员能在更小的空间中封装更多元件，而仍使其保持轻量纤薄。Baliga说，PRESiCE制程能实现较高产量，并严格控制产出SiC元件的特性。

为了证明这一概念，研究人员在TI X-Fab中使用PRESiCE，制造出SiC功率MOSFET、ACCUFET与接面阻障萧特基(JBS)整流器，以打造1.2kV的电源。功率MOSFET结构的JBS返驰式整流器可打造功率JBSFET，使其得以较矽基设计的晶片面积更缩小40%，封装数也减半。

美国能源部(DoE)旗下PowerAmerica研究所为这项研究提供资金。除了Jay Baliga他研究人员还包括北卡罗莱纳州立大学的K. Han、J. Harmon、A. Tucker与S. Syed，以及纽约州立大学理工学院(SUNY)的W. Sung。

编译：Susan Hong

(参考原文：Power SiC for Everyone，by R. Colin Johnson）