技术：【中瑞论坛专题】深圳基本半导体有限公司CEO和巍巍：第三代半导体碳化硅功率器件技术与应用( 二 )
碳化硅的技术进展碳化硅从材料到器件是一个什么样的过程呢？首先是碳化硅的粉末要有高纯的粉末 ， 经过切、磨、抛得到衬底；然后得到碳化硅的外延片 ， 送到加工厂做全套的工序；再做最后的工序 ， 得到碳化硅的芯片 ， 送到封装厂 。 可以做单管的封装 ， 也可以做模块的封装 ， 封装之后再把器件给设备公司 ， 集成碳化硅工业器件和驱动器以后 ， 再加上散热器等就可以组装成设备了 。
现在主流的衬底是6寸的 ， 有一些大的公司已经展示了8寸的衬底 。 衬底的方面就是用PVT的方法 ， 需要很高的压力 ， 很高的温度 ， 最后才能长成衬底 ， 而且里面会有很多的缺陷 。 简单来说 ， 外延就是台阶法生长 ， 通过控制碳和硅的比例来控制浓度 ， 这是常见缺陷形成的过程 ， 这些缺陷都会对碳化硅的器件性能和良品率产生相当大的影响 。
简单来说 ， 碳化硅工艺开发的过程可以分为三个部分 ， 第一个是模拟仿真 ， 第二个是工艺开发 ， 第三个是测试分析 。 首先在仿真软件中对器件进行仿真 ， 然后把仿真的结果进行真正的工艺实现 ， 包括光刻、离子注入等 ， 得到一个器件的晶圆和裸片 ， 再进行性能测试、失效测试等 ， 最后把测试结果反馈给模拟仿真进行优化 ， 整个流程结束后就可以得到符合要求的器件 。
工艺过程和硅有一些步骤是不同的 ， 比如外延需要浓度比较高 ， 需要掺杂的粒子是不同的 ， 欧姆接触和其他步骤也有一些不同 。 从器件结构来看 ， 与硅基本上一样 ， 硅能做到的 ， 碳化硅也都能做 。
做碳化硅的公司 ， 二极管这部分大概有20多家 ， 做平面的大概有六七家 ， 做沟槽式的相对来说更难一些 ， 目前商业化的有罗姆 。 英飞凌二极管产品发展到了第二代 ， 采用了沟槽等技术 ， 做的电流密度非常高 ， 芯片尺寸可以做小 ， 成本也可以进一步降低 。
未来会以沟槽型为主 ， 因为天然的就可以做到更低和更小的尺寸 ， 双极性也是一个发展方向 。 去年有18千伏的项目 ， 希望以后能应用在电网里面 。 碳化硅能做到18千伏的话 ， 在换流法上需要的器件的数量可以减少很多 ， 整个系统的可靠性就可以得到提高 。
目前碳化硅主要沿用了硅的封装 ， 但是为了把碳化硅的性能和优势充分发挥出来 ， 很多厂家都在开发定制化的、专门为碳化硅做的封装 。 比如 ， ST开发的模块和深圳基本半导体有限公司开发的模块 ， 另外一个技术难点就是碳化硅的驱动 。 因为电压 ， 比如说和硅是不一样的 ， 开关频率也很高 ， 响应速度也非常快 ， 这也是能不能把碳化硅器件用好的关键的技术难点 。
最后 ， 和巍巍还介绍了深圳基本半导体有限公司 。 该公司成立于2016年6月 ， 现在有十几位博士 ， 专业的方向覆盖了碳化硅的材料制备、芯片设计、封装测试和驱动应用的各个方面 ， 并得到了深圳市政府和清华大学的大力支持 。 目前公司的产品主要是碳化硅的二极管 ， 从650伏到1700伏的产品 ， 现在已经量产了 ， 也快得到了认证 。 目前该公司已经进入小批量量产的阶段 ， 预计在2019年第四季度会和一汽、北汽等公司进行测试 。
（根据2019“中瑞产学研发展论坛”速记材料整理）
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