碳化硅（SiC）在設計大功率電子器件方面優(yōu)于傳統(tǒng)硅，開發(fā)者們對SiC材料的物理特性還有性能有較多的認識，這種高性能化合物半導體的被廣泛采用，但在應用中如何控制晶體的缺陷密度仍是一個挑戰(zhàn)。

剩下的問題是，SiC器件的制造成本是否能夠使器件產(chǎn)品在系統(tǒng)應用中與硅功率器件競爭。 SiC的特性可以設計出面積較小的功率器件，或者換句話說，可以設計用于更大電流密度的器件。與傳統(tǒng)的硅功率器件設計相比，該優(yōu)點提供了用大量晶體管填充晶片的機會。

晶圓上器件數(shù)量的小幅增加，或與等效指定的硅器件實現(xiàn)器件制造成本均等所需的SiC器件的管芯面積的小幅減少。 SiC的特性，特別是其導熱系數(shù)，允許器件設計策略實現(xiàn)管芯面積減少2倍。該計算表明，對于Si和SiC，相同尺寸的晶片之間的價格可能會有很大的差異，但是制造器件的成本卻是可比的。

與硅相比，利用SiC的高壓和導熱特性對成功實現(xiàn)設備和系統(tǒng)設計至關(guān)重要。為了獲得成功的器件性能，了解SiC晶片的其他特性也很重要：

透明度。 SiC晶圓是透明的，這可能會導致在使用光刻技術(shù)，自動缺陷檢測和自動晶圓處理方面遇到一些困難。自動缺陷檢測可能會將表面下方的特征誤識別為表面缺陷。在晶圓處理中，為不透明材料設置的傳感器可能會響應不正確，從而導致在加載/卸載過程中晶圓破裂。

摻雜劑摻入。 SiC中摻雜原子的注入和活化比硅中摻雜更具挑戰(zhàn)性。與硅相比，摻雜劑的擴散非常小。在SiC中，注入激活需要超過1500°C的溫度，在此過程中，必須使晶片表面不粗糙。激活效率可能低于硅，并且總激活隨總摻雜劑濃度而變化。

基板電阻率。 SiC襯底比硅襯底具有更高的電阻率。由于與硅相比，SiC設計中使用的外延厚度較小，因此SiC襯底可為器件的串聯(lián)電阻的余量。在SiC晶片上形成歐姆接觸通常需要高溫退火（T》 800°C）。由于退火溫度可能對隨后的器件工藝有害，因此該步驟必須在器件制造流程的早期進行。工藝優(yōu)化對于確保將由歐姆接觸引起的串聯(lián)電阻效應降至最低至關(guān)重要，并且在SiC二極管和金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）中實現(xiàn)了最佳的低正向壓降性能。

缺陷。與SiC器件相關(guān)的最關(guān)鍵的缺陷是在外延期間在晶片表面形成的多晶表面缺陷。這些致命缺陷可以通過自動光譜技術(shù)輕松檢測到。缺陷的表面突出會導致在光致抗蝕劑層中形成大的壞點，并導致遠離缺陷的晶圓區(qū)域出現(xiàn)制造故障。檢查光刻膠是確定潛在制造問題的重要工藝步驟。還可能存在其他缺陷，這些缺陷可能會限制設備的性能。拋光過程造成的輕微光損傷會導致外延表面上的淺線性缺陷，這些缺陷將在金屬化步驟中進行修復。這些缺陷可能導致器件在柵極下方的區(qū)域或邊緣終端區(qū)域中出現(xiàn)一些問題點。

設備屬性。諸如肖特基二極管和MOSFET之類的SiC器件對狀態(tài)電阻的正向偏置表現(xiàn)出正溫度系數(shù)。文獻中報道了許多結(jié)果，并且設備供應商的應用筆記指出，與基于硅的器件相比，SiC器件的傳導損耗和開關(guān)損耗更低。設計SiC器件時使用了許多模型。但是，這些模型雖然有所改進，但仍然顯示出與在制造設備上測量的實驗數(shù)據(jù)相抵觸的情況。應注意確保在模型中輸入的材料屬性與用于制造設備的材料的屬性一致。應該對模型進行評估，使其能夠反映出內(nèi)部晶片以及基底與晶片之間的差異以及外延，以配合使用指標。