碳化硅（SiC）由于其固有的寬帶隙和高導熱性的材料特性而被廣泛用于中高壓電力半導體器件的制造中。如今，肖特基二極管，MOSFET和JFET是市場上最受歡迎的SiC功率器件。尤其是SiC肖特基二極管已成功用于電力應(yīng)用近20年。最早的SiC肖特基二極管采用純肖特基勢壘二極管（SBD）結(jié)構(gòu)。后來，它發(fā)展成為一種具有低反向泄漏電流的結(jié)型勢壘肖特基（JBS）結(jié)構(gòu)。最新的結(jié)構(gòu)稱為合并式PN肖特基（MPS），其浪涌電流處理能力大大提高。

WeEn Semiconductors于2014年發(fā)布了基于100mm SiC晶片的650V SiC MPS二極管，并于2017年發(fā)布了基于150mm高質(zhì)量SiC晶片的650V SiC MPS二極管。今年早些時候，基于成熟的150mm晶片技術(shù)，WeEn推出了1200V SiC MPS二極管和AEC。 -Q101汽車級650V SiC MPS二極管。

擁有50多年的悠久歷史，WeEn在功率半導體器件設(shè)計方面擁有豐富的經(jīng)驗。設(shè)計過程包括根據(jù)客戶需求，使用EDA工具進行設(shè)備和過程仿真，掩膜設(shè)計和過程設(shè)計，鑄造中的制造，組裝以及可靠性測試來設(shè)置設(shè)計目標。經(jīng)過幾輪試驗，優(yōu)化，壽命測試和應(yīng)用測試，發(fā)布了具有最佳設(shè)計的合格產(chǎn)品。

為了追求最佳的器件性能，所有WeEn SiC肖特基二極管均采用了合并式PN肖特基（MPS）結(jié)構(gòu)。在高的正向電流密度下，PN結(jié)將開始向二極管的漂移區(qū)注入少數(shù)載流子（電導率調(diào)制），并將接替肖特基結(jié)的電流傳導。因此，在高電流密度下，MPS將具有比常規(guī)JBS結(jié)構(gòu)更低的正向電壓降。這使得MPS器件能夠承受更高的浪涌電流。但是，增加PN面積將導致較少的肖特基面積。當雙極結(jié)構(gòu)尚未運行時，這會導致額定正向電流下的“導通電阻”增加。因此，在標稱正向傳導能力和浪涌電流處理能力之間需要權(quán)衡。精心設(shè)計的P+島和專有的歐姆接觸過程，實現(xiàn)了有效的浪涌電流傳導路徑，對有效肖特基面積沒有顯著影響。這使WeEn SiC MPS二極管具有出色的浪涌電流處理能力，而不會損失標稱電流傳導能力。

圖1：WeEn SiC MPS二極管的示意截面圖和電流分布

適用于生產(chǎn)功率器件的SiC晶片由兩層組成：厚的襯底層和生長在其上的薄的外延層。厚的基板為大型SiC晶片提供了在半導體加工，處理和運輸過程中所需的機械穩(wěn)定性。然而，基板的電功能是最小的。阻擋高反向電壓的二極管功能被外延層覆蓋，并且僅在正向操作中，襯底才充當電流傳導路徑。不幸的是，該電流傳導路徑具有串聯(lián)電阻。市售的SiC襯底沒有提供高摻雜濃度，因此串聯(lián)電阻非常明顯，尤其是對于650V SiC器件。這導致不希望的功率損耗。

圖2：WeEn NXPSC04650 4A，650V MPS二極管和其他公司的JBS二極管在25℃時的正向IV特性比較

SiC是一種非常堅硬的材料，它對諸如磨削的機械處理提出了許多挑戰(zhàn)：防裂，表面粗糙度和厚度均勻性–僅舉幾例。盡管如此，領(lǐng)先的制造工藝和出色的質(zhì)量控制使WeEn能夠提供碳化硅產(chǎn)品，其碳化硅產(chǎn)品的厚度僅為市場上標準產(chǎn)品的1/3。薄裸片使WeEn SiC二極管具有更好的電流傳導能力和更低的熱阻。

嚴格的生產(chǎn)管理和質(zhì)量控制是保證產(chǎn)品性能穩(wěn)定的基本要素。為了向客戶提供最可靠的SiC二極管產(chǎn)品，WeEn建立了全面的質(zhì)量和可靠性控制系統(tǒng)和程序。所有SiC產(chǎn)品必須通過100％靜態(tài)參數(shù)測試，100％浪涌電流處理測試（I FSM）和100％雪崩能力測試（UIS）。產(chǎn)品符合JEDEC標準或什至更嚴格的可靠性測試要求；例如，HTRB測試時間從1000小時延長到3000小時。

憑借其出色的材料性能，SiC肖特基二極管的性能要比硅PN結(jié)二極管好得多。結(jié)合先進的芯片設(shè)計能力和成熟的制造工藝，WeEn現(xiàn)在可以制造出卓越的SiC肖特基二極管。

編輯：hfy