在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，SIC(碳化硅)二極管這幾年真是火得一塌糊涂——高壓、高溫、低損耗，各種優(yōu)點(diǎn)一籮筐。但很多朋友在做方案選型或者學(xué)習(xí)器件結(jié)構(gòu)時(shí)，都會(huì)冒出一個(gè)問(wèn)題：SiC二極管要不要外延?

今天我們就用通俗一點(diǎn)的方式，把這個(gè)問(wèn)題說(shuō)透。

一、先搞懂什么是“外延”

外延(Epitaxy)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是在晶圓表面“長(zhǎng)”一層晶體結(jié)構(gòu)，而且這層晶體的原子排列方向要和下面的襯底一致。

在半導(dǎo)體制造中，外延層的作用主要是——

控制器件的電氣特性(比如耐壓能力)

降低缺陷密度，提高良率

實(shí)現(xiàn)不同摻雜濃度分布，滿足器件設(shè)計(jì)需求

你可以把外延理解成：在原有的基板上，長(zhǎng)一層“量身定制”的材料，讓它更適合做某種器件。

二、SiC二極管的結(jié)構(gòu)與外延的關(guān)系

SiC二極管常見(jiàn)的類型是 肖特基二極管(SBD) 和 PN結(jié)二極管。

對(duì)于高壓SiC二極管來(lái)說(shuō)，通常需要一個(gè)厚度適中的漂移層(Drift Layer)來(lái)承受反向電壓，這個(gè)漂移層往往是通過(guò)外延生長(zhǎng)得到的。

舉個(gè)例子：

如果你要做1200V耐壓的SiC二極管，漂移層可能需要10μm以上的外延層，而且摻雜濃度要非常低，這樣反向擊穿電壓才夠高。

如果只是低壓應(yīng)用(比如幾百伏以內(nèi))，可以考慮薄外延或者甚至不外延，直接在襯底上加工。

三、為什么SiC二極管的外延比硅更重要

SiC晶體本身硬度高、缺陷多，加工難度比硅大得多。外延層可以顯著降低微管缺陷(Micropipe)和位錯(cuò)(Dislocation)對(duì)器件性能的影響。

沒(méi)有外延的SiC二極管，在高壓、大電流場(chǎng)合下可能出現(xiàn)：

漏電流高

擊穿電壓不穩(wěn)定

良率低

所以，大多數(shù)商用高壓SiC二極管幾乎都會(huì)用外延工藝來(lái)保證性能。

四、結(jié)論

SiC二極管要不要外延? 取決于你的設(shè)計(jì)目標(biāo)：

高壓(≥600V)：幾乎一定要外延。

低壓(<600V)：可根據(jù)成本和性能需求選擇，有些產(chǎn)品可能不需要。

從市場(chǎng)情況來(lái)看，像羅姆(ROHM)、英飛凌(Infineon)、科銳(Wolfspeed)等大廠生產(chǎn)的1200V、1700V SiC二極管，外延都是標(biāo)配。

提示：如果你在做產(chǎn)品選型，建議關(guān)注廠商 datasheet 里的 Epitaxial Layer Thickness 或 Drift Layer 參數(shù)，這能直接看出器件是否采用外延工藝，以及耐壓設(shè)計(jì)思路。

總結(jié)：

SiC二極管的外延，不是“要不要”的問(wèn)題，而是“耐壓和性能”決定的工藝選擇。高壓應(yīng)用基本離不開(kāi)外延，低壓應(yīng)用則看成本和性能權(quán)衡。