与传统硅功率器材制作工艺不同的是，碳化硅功率器材不能直接制作在碳化硅单晶资料上，必须在导通型单晶衬底上额外成长高质量的外延资料，并在外延层上制造各类器材。

碳化硅一般选用PVT办法，温度高达2000多度，且加工周期比较长，产出比较低，因此碳化硅衬底的成本是十分高的外延托盘。

碳化硅外延进程和硅根本上差不多，在温度规划以及设备的结构规划不太相同外延托盘。

在器材制备方面，因为资料的特殊性，器材进程的加工和硅不同的是，选用了高温的工艺，包含高温离子注入、高温氧化以及高温退火工艺。

外延工艺是整个工业中的一种十分要害的工艺，因为现在一切的器材根本上都是在外延上完成，所以外延的质量对器材的功能是影响是十分大的，可是外延的质量它又受到晶体和衬底加工的影响，处在一个工业的中间环节，对工业的开展起到十分要害的效果。外延托盘

SiC外延片是SiC工业链条中心的中间环节

现在碳化硅和氮化镓这两种芯片，如果想程度使用其资料本身的特性，较为抱负的方案便是在碳化硅单晶衬底上成长外延层。

碳化硅外延片，是指在碳化硅衬底上成长了一层有必定要求的、与衬底晶相同的单晶薄膜（外延层）的碳化硅片。实践使用中，宽禁带半导体器材简直都做在外延层上，碳化硅晶片本身只作为衬底，包含GaN外延层的衬底。

我国SiC外延资料研制工作开发于“九五方案”，资料成长技能及器材研究均获得较大进展。首要研究单位有中科院半导体研究所、中电集团13所和55所、西安电子科技大学等，工业化公司首要是东莞天域和厦门瀚天天成。现在我国已研制成功6英寸SiC外延晶片，且根本完成商业化。能够满足3.3kV及以下电压等级SiC电力电子器材的研制。不过，还不能满足研制10kV及以上电压等级器材和研制双极型器材的需求。外延托盘

碳化硅资料的特性从三个维度打开外延托盘：

1.资料的功能，即物理功能：禁带宽度大、饱满电子飘移速度高、存在高速二维电子气、击穿场强高。这些资料特性将会影响到后边器材的功能。

2. 器材功能：耐高温、开关速度快、外延托盘导通电阻低、耐高压。优于一般硅资料的特性。反映在电子电气体系和器材产品中。

3. 体系功能：体积小、重量轻、高能效、驱动力强。

碳化硅的耐高压才能是硅的10 倍，耐高温才能是硅的2 倍，高频才能是硅的2 倍；相同电气参数产品，选用碳化硅资料可缩小体积50%，降低能量损耗80%。

这也是为什么半导体巨头在碳化硅的研制上不断加码的原因：希望把器材体积做得越来越小、能量密度越来越大。

硅资料跟着电压的升高，高频功能和能量密度不断在下降，和碳化硅、氮化镓比较优势越来越小。

碳化硅首要运用在高压环境，氮化镓首要会集在中低压的领域。造成两者重点开展的方向有堆叠、但各有各的道路。通常以650V 作为一个界限：650V以上通常是碳化硅资料的使用，650V 以下比如一些消费类电子上外延托盘氮化镓的优势更加显着。

SiC外延片要害参数

碳化硅外延资料的最根本的参数，也是最要害的参数，就右下角黄色的这一块，它的厚度和掺杂浓度均匀性。

咱们所讲外延的参数其实首要取决于器材的规划，比如说根据器材的电压档级的不同，外延的参数也不同。

一般低压在600伏，咱们需求的外延的厚度或许便是6个μm左右，中压1200~1700，咱们需求的厚度便是10~15个μm。高压的话1万伏以上，或许就需求100个μm以上。所以跟着电压才能的添加，外延厚度随之添加，外延托盘高质量外延片的制备也就十分难，尤其在高压领域，尤其重要的便是缺点的操控，其实也是十分大的一个挑战。

SiC外延片制备技能

碳化硅外延两大首要技能开展，使用在设备上

1980年提出的台阶流成长模型

此对外延的开展、对外延的质量都起到了十分重要的效果。它的呈现首先是成长温度，能够在相对低的温度下完成成长，同时关于咱们功率器材感兴趣的4H晶型来说，能够完成十分安稳的操控。

引进TCS，完成成长速率的提高

引进TCS能够完成成长速率达到传统的成长速率10倍以上，它的引进不光是出产速率得到提高，同时也是质量得到大大的操控，尤其是关于硅滴的操控，所以说关于厚膜外延成长来说是十分有利的。这个技能率先由LPE在14年完成商业化，在17年左右Aixtron对设备进行了升级改造，将这个技能移植到了商业的设备中。

碳化硅外延中的缺点其实有许多，因为晶体的不同所以它的缺点和其它一些晶体的也不太相同。他的缺点首要包含微管、三角形缺点、外表的胡萝卜缺点，还有一些特有的如台阶集合。

根本上许多缺点都是从衬底中直接仿制过来的，所以说衬底的质量、加工的水平关于外延的成长来说，尤其是缺点的操控是十分重要的。

碳化硅外延缺点一般分为致命性和非致命性：

致命性缺点像三角形缺点，滴落物，对一切的器材类型都有影响，包含二极管，MOSFET，双极性器材，影响的便是击穿电压，它能够使击穿电压减少20%，甚至跌到百分之90。

非致命性的缺点比如说一些TSD和TED，对这个二极管或许就没有影响，对MOS、双极器材或许就有寿命的影响，或者有一些漏电的影响，最终会使器材的加工合格率受到影响。

操控碳化硅外延缺点，办法一是谨慎挑选碳化硅衬底资料；二是设备挑选及国产化；三是工艺技能。