
由愛集微主辦,張江高科協辦的《後摩爾時代下(xià)第三代(dài)半導體的技術趨勢》論壇於(yú)上海舉辦,邀請到來自(zì)第三代半導體產業鏈各環節(jiē)廠(chǎng)商,電動車、快充、新型顯示廠商,以及產業研究學者,行業分析師(shī)等(děng),共同探討行業發展(zhǎn)趨勢。
在論壇上,泰科天潤半導體科技(北京)有限公司(sī)(下稱“泰(tài)科天潤”)營銷(xiāo)副總秋琪發表了主題為《碳化矽芯片製造為啥這麽難?》的(de)精(jīng)彩演講。
據悉,泰科天潤是(shì)國內首家第三代半導體材料碳化矽功率芯片生產製造與應(yīng)用解決方(fāng)案提供商,亦是國內最早實現碳化矽(guī)器(qì)件規模化(huà)銷(xiāo)售(shòu)的(de)企(qǐ)業,該公司目前擁有(yǒu)兩條可以批(pī)量(liàng)化麵(miàn)對市場的碳化矽芯片(piàn)完整生產線。
作為(wéi)國(guó)內銷售規模最大、器件種類(lèi)最全的碳化矽功率芯片生產企業(yè),秋琪在演講中針對碳化矽芯片製造工藝特點、碳(tàn)化矽(guī)減薄工藝實操中碰到(dào)的問題(tí)以及國產SiC的發展機遇等幾個方麵的內(nèi)容進行了分(fèn)享。
秋琪談(tán)到,雖然第三代半導體線寬要(yào)求不高,以180納(nà)米到0.5微米為主,卻因材料的特(tè)殊性(xìng)導致(zhì)對工藝也有特(tè)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,因此第三代半導體廠家會朝IDM的方向發展。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雙元素組成,不僅更硬、更脆、呈透明狀,同時晶格(gé)也更難擴散。

秋琪指出(chū),碳化矽芯片(piàn)製造在工藝上(shàng)首先需要通過高能注入並采用高溫化退火工藝(yì)來解決晶格擴散(sàn)的難題;其次是要通過高溫氧化工藝提高氧(yǎng)化速率,抑製碳生物量;而碳化矽透明、硬、脆的特質,也大大增加了設備傳送、取片、幹刻、挖槽、甩幹、減薄等環節(jiē)的工藝難度。從而導致碳化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(dìng)性和一致性,勢必對廠(chǎng)商的工藝有更加嚴苛(kē)的要求。
演講中,秋琪也對當前(qián)一些典型應用方案裏碳化矽減薄工藝的實操難點進行(háng)剖析。
秋琪介紹到,如(rú)果要將碳化矽晶圓厚度從350微米減薄至(zhì)200甚至100微米,僅僅在單步工藝質量要求上,廠商就需(xū)要同時兼顧(gù)晶(jīng)圓整體無破損、表麵TTV、表麵損傷層厚度、表麵粗糙度以及晶圓片間厚度均勻性這五個方麵。
介於碳化(huà)矽的幾大特性,在生(shēng)產過程中極易出現碎片、裂片,甚至由於粗(cū)糙(cāo)度、翹曲度變化,引起薄(báo)膜、退火表麵態狀況變化(huà)。
秋琪認為:“在晶圓(yuán)正(zhèng)麵保護(hù)、清洗甩幹、背金成膜、背金退火這些工藝整合環節,實際產業化(huà)的過程中需特別注意貼膜撕膜、鍵合結鍵、高溫浸(jìn)泡和傳送、幹燥及甩幹條件、蒸發、濺射以及燈退火、激光退火的問題。”
除了製造工藝方麵(miàn)的經驗分享,秋琪也談起了國產SiC眼下的(de)發展機(jī)遇。
秋琪表示(shì),雖(suī)然短期內仍以Si為主,SiC難以實現“取(qǔ)代”,但隨著成本降低,SiC快速切入各應用領域,市場(chǎng)呈現出爆發式增長的態勢,SiC也將逐漸侵占Si市(shì)場份額。

現階(jiē)段,碳化矽主要用於電動(dòng)汽車(chē)、充電樁、光伏/儲能、電源、電機驅動、UPS以及軌道交通等領域。
目前國內SiC二(èr)極管已在OBC、充電樁、光伏、電源、PD快充等領域批量出貨,其中不乏一些(xiē)行(háng)業標(biāo)杆客戶,而SiC MOSFET由於(yú)驗證周期長、產品可(kě)靠性、客戶信心(xīn)不足的問題使得導入速度較慢,還處在客戶端可靠性檢驗與(yǔ)特性驗證階(jiē)段。
秋琪認為,中美(měi)貿易問題使得國產化更加迫切也更符(fú)合國家和民族需求,而持續擴大的缺貨(huò)浪潮也給國產器件實現替代創造了(le)機會。加之國家政策引(yǐn)導和能源產(chǎn)業革新的推動,國產SiC將迎來(lái)廣(guǎng)闊的發展。