研究人員發現低成本生產SiC的工藝

碳化硅(SiC)，這種寬能隙的半導體組件可用於打造更優質的晶體管，取代當今的硅功率晶體管，並與二極體共同搭配，提供最低溫度、最高頻率的功率組件。SiC晶體管所產生的熱也比硅功率晶體管更低30%，然而，它的成本至今仍然比硅更高5倍。

美國北卡羅萊納州立大學(North Carolina State University；NCSU)教授Jay Baliga認為，這是因為SiC需要專用的工藝技術，而使得價格居高不下，並築起較高的進入門坎。為了尋找低成本授權的工藝以降低這些障礙，Baliga及其研究團隊設計了一種「製造SiC電子組件之工程工藝」(Process Engineered for Manufacturing SiC Electronic-devices；PRESiCE)，並採用德州儀器(Texas Instruments；TI)的X-Fab來實現。

研究人員們將在日前於美國華府舉行的2017年碳化硅及相關材料國際會議(International Conference on Silicon Carbide and Related Materials；ICSCRM 2017)發表技術細節。

PRESiCE工藝可用於降低SiC功率組件的生產成本 （來源：North Carolina State University）

根據Baliga，PRESTICE並不只是一種開發SiC工藝的低成本替代方法，它也比傳統的專有工藝更有效率。降低授權成本將有助於讓更多的業者加入市場競爭，從而提高SiC的產量。反過來說，這也不可避免地會降低SiC的價格，或許還會降低到只比硅的價格多50%。

SiC功率組件除了可作業於較低的溫度下，也可以在更高的頻率下切換，從而讓功率電子產品得以使用較小的電容、電感和其他被動組件，最終使得設計人員能在更小的空間中封裝更多組件，而仍使其保持輕量纖薄。Baliga說，PRESiCE工藝能實現較高產量，並嚴格控制產出SiC組件的特性。 Jay Baliga

為了證明這一概念，研究人員在TI X-Fab中使用PRESiCE，製造出SiC功率MOSFET、ACCUFET與接面能障肖特基(JBS)整流器，以打造1.2kV的電源。功率MOSFET結構的JBS返馳式整流器可打造功率JBSFET，使其得以較硅基設計的晶元面積更縮小40%，封裝數也減半。

美國能源部(DoE)旗下PowerAmerica研究所為這項研究提供資金。除了Jay Baliga他研究人員還包括北卡羅萊納州立大學的K. Han、J. Harmon、A. Tucker與S. Syed，以及紐約州立大學理工學院(SUNY)的W. Sung。

編譯：Susan Hong

本文授權編譯自EE Times，版權所有，謝絕轉載

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