安森美在碳化硅半导体生产中的优势

此前的文章“粉末纯度、SiC晶锭一致性……SiC制造都有哪些挑战”中，我们讨论了宽禁带半导体基础知识及碳化硅制造挑战，本文为白皮书第二部分，将重点介绍碳化硅生态系统的不断演进及安森美（onsemi）在碳化硅半导体生产中的优势。

碳化硅生态系统的不断演进

进展不仅限于行业参与者。许多大学和研究中心正在研究各种碳化硅特定的挑战，包括以下内容：

对宇宙射线的耐久性

关于栅极氧化物的内在寿命建模

SiC/SiO2界面特性和寿命建模

外在群体（筛选）

外延生长和衬底缺陷性

体二极管退化

高压阻断可靠性（HTRB）

关于边缘终止、雪崩强度和短路的特定性能指标

高dv/dt耐久性设计

浪涌电流

为进一步支持这一生态系统，宾夕法尼亚州立大学（PSU）与安森美签署了一份谅解备忘录（MoU），达成了一项价值800万美元的战略合作协议，其中包括在PSU材料研究所设立安森美碳化硅晶体中心（SiC3）。安森美承诺每年向SiC3提供80万美元的资金支持。我们还与许多其他碳化硅研究机构合作，包括根特大学、维也纳工业大学、安特卫普大学、不来梅大学、冰岛大学和帕多瓦大学。（图 1）

安森美在碳化硅半导体生产中的优势

作为一个垂直整合的供应商，拥有深厚的专业应用知识，安森美充分利用多年来在半导体生产方面的经验。这包括致力于零缺陷方法论（图2），强大的性能，以及在从晶锭到向客户交付过程中取得成果所需的独特视角。

“SiC 晶圆和器件制造的垂直整合可以提高良品率 5 到 10 个百分点。”

——麦肯锡文章

安森美供应链始于在新罕布什尔州哈德逊的工厂，生产自己的单晶碳化硅材料。然后在内部衬底上生长一层薄外延层。该材料经过几个加工步骤，直到最终产品的封装。这种端到端方法有助于进行最全面的测试和根本原因分析，从而产生非常高的可靠性和零缺陷产品。

拥有垂直整合的供应链有很多好处。例如，根据麦肯锡最近的一篇文章，“碳化硅晶圆和器件制造的垂直整合可以将良品率提高 5 到 10 个百分点。”

当每个步骤都可见且可控时，扩大生产规模也会更简单。同样，成本控制也是一个好处，因为整个过程可以在每个步骤进行优化，并可以溯源，清楚的了解每个步骤如何影响其他步骤。

安森美的工艺

安森美采用 5 步法来解决碳化硅特定挑战，包括（但不限于）：

衬底和外延缺陷水平。栅极氧化物：固有寿命建模（SiC/SiO2界面特性）和外部粒子群（筛选）

体二极管退化

高压阻断 (HTRB) 期间的可靠性

应用相关性能（雪崩鲁棒性、边缘终端、短路、抗宇宙射线的鲁棒性、高 dv/dt 鲁棒性设计以及浪涌电流。）

通过充分利用生产工具来淘汰任何不符合要求的产品，这种结构化方法提供了对质量、可靠性和可用性的卓越保证。工具包括以下内容：

在外延生长之前和之后执行缺陷扫描

带有坐标跟踪和自动分类的过程内缺陷筛选

晶圆级老化

动态模式平均测试

100% 额定电压和 175°C 测试

100% 雪崩额定值。

该经过验证的质量计划与垂直整合相结合，为快速反馈、快速迭代和生产敏捷性创造了机会。

未完待续，后续推文将继续介绍跟多SiC生产有关的内容。第一篇请看粉末纯度、SiC晶锭一致性……SiC制造都有哪些挑战？