由(yóu)愛集(jí)微主辦,張江高(gāo)科協辦的《後摩爾時代下第三代半導體(tǐ)的技術趨勢》論壇於(yú)上海舉(jǔ)辦,邀請到來自第三代半導體產(chǎn)業鏈各環節廠商,電動車、快充、新(xīn)型顯(xiǎn)示廠商,以及產業研(yán)究學者,行業分析師(shī)等,共同探討行業發展趨勢。
在論壇(tán)上,泰科天潤半導(dǎo)體科技(北(běi)京)有限公司(下稱“泰科天潤”)營銷副總秋琪發表了主題為《碳化矽芯片製造(zào)為啥(shá)這麽難?》的精彩演講。
據悉,泰科天潤是國內(nèi)首家第三代(dài)半導體材料(liào)碳化矽功率芯片生產製造與應用解決方案提供商,亦是國(guó)內最早實現碳化矽器件規模化銷售(shòu)的企業,該公司目(mù)前擁(yōng)有兩條可以批量化麵對市場的碳化矽芯片完整生產線。
作為國內銷(xiāo)售規(guī)模最大、器件種類最全的碳化矽功率芯片生產(chǎn)企業,秋琪在演講中針(zhēn)對碳化矽芯片製造工藝特點、碳(tàn)化矽減薄工藝實操中碰到的問題以(yǐ)及國(guó)產SiC的(de)發展機遇等幾個(gè)方麵的內容進行了分享。
秋琪談到,雖然(rán)第三代半導體線寬要求不高,以180納米到0.5微米為主,卻因材料的特殊(shū)性導致對工藝也有(yǒu)特殊要求;需要將設計和特(tè)殊工藝達到最優化(huà),製造難度其實較大,因此(cǐ)第三(sān)代(dài)半導體廠家會朝(cháo)IDM的方向發(fā)展。此外,短期內需投入的資本規模也較大。
與矽器件相比,碳化矽材料由碳和矽(guī)雙元素組成,不僅更硬、更脆、呈透明狀,同時晶格也(yě)更難擴(kuò)散。
秋琪指出,碳化矽芯片(piàn)製造在工藝上首先需要通過高能注(zhù)入並采用(yòng)高溫化退火工(gōng)藝來解(jiě)決晶格擴散的難題;其次是(shì)要通過高溫(wēn)氧化工藝(yì)提高氧化速率,抑製碳生物量;而碳化矽透明、硬、脆的特質,也大大增(zēng)加了設備傳送、取片、幹(gàn)刻、挖槽、甩幹(gàn)、減薄等環節的工藝難度。從(cóng)而導致碳化(huà)矽芯片長期處於生產效率低、碎片率高、難以量(liàng)產的局麵。為了確保設計方案的穩定性和一致性,勢必對廠商的工藝有(yǒu)更加嚴苛的要求。
演講中,秋琪也對當前一些典(diǎn)型應(yīng)用方案裏碳化矽減薄工藝的實操難點進行剖析。
秋(qiū)琪介紹到,如果要將碳化矽晶圓厚度從350微米減薄至200甚至100微米,僅僅在(zài)單步工藝質量要求上,廠商就需要同時兼(jiān)顧晶圓整(zhěng)體(tǐ)無破損、表麵(miàn)TTV、表麵損傷層厚度、表麵粗糙度以(yǐ)及晶圓片間厚(hòu)度均勻性這五(wǔ)個方(fāng)麵。
介於碳化(huà)矽的幾大特性,在(zài)生產過程中極易出現碎片、裂片,甚至由於粗糙度、翹曲度變化,引起薄膜、退火表麵態狀況變化。
秋(qiū)琪認為:“在晶圓正麵保護、清洗甩幹、背金成膜、背金退火這些工(gōng)藝(yì)整合環節,實際產業化的過程中需特別注意貼膜撕膜、鍵合結鍵、高溫浸泡和(hé)傳送、幹燥及甩幹條件、蒸發、濺射以及燈退火、激光退(tuì)火的問(wèn)題。”
除了製(zhì)造工藝方麵(miàn)的經驗分享,秋琪也談起了國產SiC眼下的發展機遇。
秋琪表示,雖然短期內仍(réng)以Si為主,SiC難(nán)以(yǐ)實現“取代”,但隨著成本降(jiàng)低,SiC快速切入各應用領域,市場(chǎng)呈(chéng)現出爆發式增長的態勢,SiC也將逐漸侵占Si市場(chǎng)份額。
現階段,碳化矽主要用於電動汽車、充(chōng)電樁、光伏/儲能、電源、電(diàn)機驅動、UPS以及軌(guǐ)道交通等領域。
目前國內SiC二極管已在OBC、充電樁、光伏、電源、PD快充(chōng)等(děng)領域批量出貨,其中不乏一(yī)些行業標杆客戶,而SiC MOSFET由於驗證周期長、產品可靠性、客戶信心不足的問題使得導入速度較慢,還處在客(kè)戶端可靠性檢驗(yàn)與特性(xìng)驗證階(jiē)段。
秋琪認為,中美貿易問題使得(dé)國產化更加迫切(qiē)也(yě)更符合國(guó)家和民族需求,而持續擴大的缺貨浪潮也給國產器件實現替(tì)代創造了機(jī)會。加之國家(jiā)政策引導和能源產業(yè)革(gé)新的推動,國產SiC將迎來(lái)廣闊的發展。