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SiC二极管要外延吗?一文讲清背后的工艺与原理

作者: 浮思特科技2025-08-14 15:24:56

功率半导体领域,SIC(碳化硅)二极管这几年真是火得一塌糊涂——高压、高温、低损耗,各种优点一箩筐。但很多朋友在做方案选型或者学习器件结构时,都会冒出一个问题:SiC二极管要不要外延?

今天我们就用通俗一点的方式,把这个问题说透。

一、先搞懂什么是“外延”

外延(Epitaxy)简单来说,就是在晶圆表面“长”一层晶体结构,而且这层晶体的原子排列方向要和下面的衬底一致。

在半导体制造中,外延层的作用主要是——

控制器件的电气特性(比如耐压能力)

降低缺陷密度,提高良率

实现不同掺杂浓度分布,满足器件设计需求

你可以把外延理解成:在原有的基板上,长一层“量身定制”的材料,让它更适合做某种器件。

sic二极管

二、SiC二极管的结构与外延的关系

SiC二极管常见的类型是 肖特基二极管(SBD) 和 PN结二极管。

对于高压SiC二极管来说,通常需要一个厚度适中的漂移层(Drift Layer)来承受反向电压,这个漂移层往往是通过外延生长得到的。

举个例子:

如果你要做1200V耐压的SiC二极管,漂移层可能需要10μm以上的外延层,而且掺杂浓度要非常低,这样反向击穿电压才够高。

如果只是低压应用(比如几百伏以内),可以考虑薄外延或者甚至不外延,直接在衬底上加工。

三、为什么SiC二极管的外延比硅更重要

SiC晶体本身硬度高、缺陷多,加工难度比硅大得多。外延层可以显著降低微管缺陷(Micropipe)和位错(Dislocation)对器件性能的影响。

没有外延的SiC二极管,在高压、大电流场合下可能出现:

漏电流高

击穿电压不稳定

良率低

所以,大多数商用高压SiC二极管几乎都会用外延工艺来保证性能。

四、结论

SiC二极管要不要外延? 取决于你的设计目标:

高压(≥600V):几乎一定要外延。

低压(<600V):可根据成本和性能需求选择,有些产品可能不需要。

从市场情况来看,像罗姆(ROHM)、英飞凌(Infineon)、科锐(Wolfspeed)等大厂生产的1200V、1700V SiC二极管,外延都是标配。

提示:如果你在做产品选型,建议关注厂商 datasheet 里的 Epitaxial Layer Thickness 或 Drift Layer 参数,这能直接看出器件是否采用外延工艺,以及耐压设计思路。

总结:

SiC二极管的外延,不是“要不要”的问题,而是“耐压和性能”决定的工艺选择。高压应用基本离不开外延,低压应用则看成本和性能权衡。