SiC二极管价格很卷？这家公司找到对策

据多家企业反馈，目前SiC二极管价格“很卷”，这一方面可以加速替代硅二极管，但另一方面也让企业苦恼如何提升产品竞争力。

有企业判断，未来SiC二极管也会走硅基二极管的技术路线，从常规二极管走向超级结架构，这样可以减小器件的导通电阻，降低器件的生产成本。

最近，“行家说三代半”发现，通用电气研究所（GE Research）发布文献称，他们已经制造出击穿电压为3.8kV 的SiC超结JBS器件，其导通电阻仅为4.5mΩ/cm²，这比传统的单极二极管极限低约45%。

关键是，GE这次开发的SiC超结JBS器件只用了一次外延，他们是怎么做到的？

GE开发的3.5kV SiC SJ JBS

目前，已经有研究机构采用单层和多层外延技术开发出1.2kV-3.3kV的SiC超结器件，但是要开发超过3kV以上的SiC超结器件难度蛮大。

这是因为传统离子注入的注入深度有限，只有几微米，而＞3kV器件的离子注入深度通常要超过30μm，通常需要进行多次离子注入和外延生长；还有制造商采用沟槽外延填充工艺，但这种方式会导致器件出现缺陷，从而产生过高的漏电流。

而GE开发了第三种技术：电荷平衡（Charge-Balanced）技术，即采用一个独特的可扩展漂移层架构，来以替代超级结器件结构。

几年前，GE用堆叠式电荷平衡 (CB)技术开发了3.3kV-4.5kV的超结SiC器件，虽然导通损耗是所有4.5kV器件中最低的，但开关延迟较高。在文献中，GE表示，他们解决了这个问题。

CB器件及制造流程

根据文献，其主要过程如下：

● 先在12微米厚的轻掺杂n型外延层中，使用超高能（MeV）离子注入，注入形成P柱和N柱；

● 进行12微米的外延过生长；

● 进行第二组超高能离子注入；

● 在overgrown 外延层中进行第二组超高能注入，以形成24微米的柱层。

其顶部JBS二极管是通过传统的碳化硅制造工艺形成的，包括铝注入形成P+JBS和P+ JTE，然后进行场氧化和金属化。

根据实验测试结果，这款SiC SJ JBS 二极管的开启电压为 1.4V，在室温下和150°C 时的导通电阻分别为4.5mΩ/cm²和9.6mΩ/cm²，比碳化硅单极器件极限低约45%，达到的最大击穿电压为 3.8 kV，3.5 kV 时的漏电流小于 2µA （100µA/cm²）。

这表明，即使连续两次进行高能量离子注入，再经过2000°C激活退火，该器件在外延生长中也能达到较低的缺陷密度。

GE还通过开发超结SiC PiN来评估该技术的可靠性。测试显示，这颗0.5mm²二极管的正向压降和击穿电压的漂移小于 5%，没有观察到双极退化。