來(lái)源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

制造工藝、材料和包裝技術(shù)的進(jìn)步，加上新的應(yīng)用領(lǐng)域的出現(xiàn)，正在為寬帶隙器件創(chuàng)造各種各樣的復(fù)蘇。

電子制造業(yè)正以高于美國(guó)GDP的穩(wěn)定速度增長(zhǎng)，部分原因是電力設(shè)備已經(jīng)在信息技術(shù)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、汽車和航空航天等不同市場(chǎng)領(lǐng)域進(jìn)入高價(jià)值產(chǎn)品領(lǐng)域。前三個(gè)是成熟市場(chǎng)，而電氣航天和汽車正在發(fā)展。

對(duì)于發(fā)電行業(yè)來(lái)說(shuō)，電力設(shè)備的進(jìn)步正在繼續(xù)推動(dòng)高效可靠的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。目前，高達(dá)40%的發(fā)電功率在發(fā)電和最終使用之間通過(guò)電力電子器件。隨著數(shù)據(jù)中心應(yīng)用程序的功耗相對(duì)于總功耗的增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心架構(gòu)依賴于高效的設(shè)計(jì)。電力電子技術(shù)的革新推動(dòng)了更多的電力航天應(yīng)用，例如沒(méi)有配備更多或全電力發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓網(wǎng)絡(luò)。

在電動(dòng)汽車中，動(dòng)力裝置用于儲(chǔ)能、電力驅(qū)動(dòng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)換、車內(nèi)、熱力、動(dòng)力總成和底盤。電動(dòng)汽車的采用為電力電子提供了一個(gè)巨大的機(jī)遇。預(yù)計(jì)到2022年，它的市場(chǎng)規(guī)模將增至30億美元。

驅(qū)動(dòng)生長(zhǎng)的兩大技術(shù)是SiC（碳化硅）和GaN（氮化鎵），這得益于其優(yōu)越的材料性能。碳化硅通常用于大功率應(yīng)用（10千伏及以上），具有開(kāi)關(guān)損耗低、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但可靠性較低。GaN通常用于高速應(yīng)用（更高的開(kāi)關(guān)頻率）。其他優(yōu)點(diǎn)是工作溫度高，擊穿電壓高，更堅(jiān)固，可靠，抗輻射能力強(qiáng)。但它存在材料失配（Si或SiC上的GaN）和成本較高的缺點(diǎn)。該表提供了關(guān)鍵材料特性的摘要。

由于市場(chǎng)容量有限，直到最近，這一領(lǐng)域的制造業(yè)還沒(méi)有太大進(jìn)展。這個(gè)行業(yè)基本上能滿足2英寸和4英寸的需求。晶圓直徑加工到最近十年結(jié)束。工業(yè)采用6英寸。幾年前的晶圓和使用8英寸的有限產(chǎn)量。晶圓加工是需求回升的跡象。

然而，它與數(shù)字邏輯產(chǎn)業(yè)相比相形見(jiàn)絀，后者已遷移到12英寸。很久以前的晶圓加工。顯然，有需求就有供應(yīng)。在未來(lái)幾年，由不斷發(fā)展的應(yīng)用和制造業(yè)的成熟度（在成本和缺陷減少方面）驅(qū)動(dòng)的電力設(shè)備的市場(chǎng)采用將是主要的增長(zhǎng)動(dòng)力。

讓我們來(lái)看一個(gè)主要方面，它涉及到所謂的外部缺陷，這些缺陷主要源于制造過(guò)程本身。外延沉積是缺陷產(chǎn)生的重要工藝步驟之一。使用此步驟形成大塊漂移層。這是一個(gè)很長(zhǎng)的加工步驟，需要有高純度，但它有很高的傾向，產(chǎn)生更多的缺陷。

隨后的另一個(gè)關(guān)鍵步驟是所謂的離子注入，即在體層中加入適當(dāng)?shù)膿诫s劑。為了獲得均勻的厚度，需要嚴(yán)格控制整個(gè)晶圓和晶圓與批次之間的工藝變化。超出公差的變化會(huì)顯著改變?cè)O(shè)備特性。

器件性能指標(biāo)，如擊穿電壓，這是通過(guò)器件阻塞電壓的指示，是由工藝質(zhì)量以厚度和摻雜均勻性的形式?jīng)Q定的。柵氧化層中較高的缺陷密度可能是諸如時(shí)變介質(zhì)擊穿（TDDB）等失效機(jī)制的限制因素。

制造技術(shù)的進(jìn)步將不僅在實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)能力方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，而且還將向市場(chǎng)提供高質(zhì)量的產(chǎn)品。

審核編輯黃宇