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研究人员发现低成本生产SiC的工艺

2017年09月29日 传感动态 ⁄ 阅读 139 次
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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工艺,并搭配TI X-Fab实现低成本的SiC功率MOSFET…

碳化硅(SiC),这种宽能隙的半导体组件可用于打造更优质的晶体管,取代当今的硅功率晶体管,并与二极管共同搭配,提供最低温度、最高频率的功率组件。SiC晶体管所产生的热也比硅功率晶体管更低30%,然而,它的成本至今仍然比硅更高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需要专用的工艺技术,而使得价格居高不下,并筑起较高的进入门坎。为了寻找低成本授权的工艺以降低这些障碍,Baliga及其研究团队设计了一种“制造SiC电子组件之工程工艺”(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年碳化硅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。

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PRESiCEPRESiCE工艺可用于降低SiC功率组件的生产成本 (来源:North Carolina State University)

根据Baliga,PRESTICE并不只是一种开发SiC工艺的低成本替代方法,它也比传统的专有工艺更有效率。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硅的价格多50%。

SiC功率组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、电感和其他被动组件,最终使得设计人员能在更小的空间中封装更多组件,而仍使其保持轻量纤薄。Baliga说,PRESiCE工艺能实现较高产量,并严格控制产出SiC组件的特性。 Jay Baliga Jay Baliga

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与接面能障肖特基(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,使其得以较硅基设计的芯片面积更缩小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。

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