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泰科天潤秋琪:SiC快速切入各應用領(lǐng)域,市場(chǎng)呈現出爆發(fā)式增長(cháng)態(tài)勢

由愛(ài)集微主辦,張江高科協(xié)辦的《后摩爾時(shí)代下第三代半導體的技術(shù)趨勢》論壇于上海舉辦,邀請到來(lái)自第三代半導體產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節廠(chǎng)商,電動(dòng)車(chē)、快充、新型顯示廠(chǎng)商,以及產(chǎn)業(yè)研究學(xué)者,行業(yè)分析師等,共同探討行業(yè)發(fā)展趨勢。

在論壇上,泰科天潤半導體科技(北京)有限公司(下稱(chēng)“泰科天潤”)營(yíng)銷(xiāo)副總秋琪發(fā)表了主題為《碳化硅芯片制造為啥這么難?》的精彩演講。

據悉,泰科天潤是國內首家第三代半導體材料碳化硅功率芯片生產(chǎn)制造與應用解決方案提供商,亦是國內最早實(shí)現碳化硅器件規?;N(xiāo)售的企業(yè),該公司目前擁有兩條可以批量化面對市場(chǎng)的碳化硅芯片完整生產(chǎn)線(xiàn)。

作為國內銷(xiāo)售規模最大、器件種類(lèi)最全的碳化硅功率芯片生產(chǎn)企業(yè),秋琪在演講中針對碳化硅芯片制造工藝特點(diǎn)、碳化硅減薄工藝實(shí)操中碰到的問(wèn)題以及國產(chǎn)SiC的發(fā)展機遇等幾個(gè)方面的內容進(jìn)行了分享。

秋琪談到,雖然第三代半導體線(xiàn)寬要求不高,以180納米到0.5微米為主,卻因材料的特殊性導致對工藝也有特殊要求;需要將設計和特殊工藝達到最優(yōu)化,制造難度其實(shí)較大,因此第三代半導體廠(chǎng)家會(huì )朝IDM的方向發(fā)展。此外,短期內需投入的資本規模也較大。

與硅器件相比,碳化硅材料由碳和硅雙元素組成,不僅更硬、更脆、呈透明狀,同時(shí)晶格也更難擴散。

秋琪指出,碳化硅芯片制造在工藝上首先需要通過(guò)高能注入并采用高溫化退火工藝來(lái)解決晶格擴散的難題;其次是要通過(guò)高溫氧化工藝提高氧化速率,抑制碳生物量;而碳化硅透明、硬、脆的特質(zhì),也大大增加了設備傳送、取片、干刻、挖槽、甩干、減薄等環(huán)節的工藝難度。從而導致碳化硅芯片長(cháng)期處于生產(chǎn)效率低、碎片率高、難以量產(chǎn)的局面。為了確保設計方案的穩定性和一致性,勢必對廠(chǎng)商的工藝有更加嚴苛的要求。

演講中,秋琪也對當前一些典型應用方案里碳化硅減薄工藝的實(shí)操難點(diǎn)進(jìn)行剖析。

秋琪介紹到,如果要將碳化硅晶圓厚度從350微米減薄至200甚至100微米,僅僅在單步工藝質(zhì)量要求上,廠(chǎng)商就需要同時(shí)兼顧晶圓整體無(wú)破損、表面TTV、表面損傷層厚度、表面粗糙度以及晶圓片間厚度均勻性這五個(gè)方面。

介于碳化硅的幾大特性,在生產(chǎn)過(guò)程中極易出現碎片、裂片,甚至由于粗糙度、翹曲度變化,引起薄膜、退火表面態(tài)狀況變化。

秋琪認為:“在晶圓正面保護、清洗甩干、背金成膜、背金退火這些工藝整合環(huán)節,實(shí)際產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程中需特別注意貼膜撕膜、鍵合結鍵、高溫浸泡和傳送、干燥及甩干條件、蒸發(fā)、濺射以及燈退火、激光退火的問(wèn)題?!?/p>

除了制造工藝方面的經(jīng)驗分享,秋琪也談起了國產(chǎn)SiC眼下的發(fā)展機遇。

秋琪表示,雖然短期內仍以Si為主,SiC難以實(shí)現“取代”,但隨著(zhù)成本降低,SiC快速切入各應用領(lǐng)域,市場(chǎng)呈現出爆發(fā)式增長(cháng)的態(tài)勢,SiC也將逐漸侵占Si市場(chǎng)份額。

現階段,碳化硅主要用于電動(dòng)汽車(chē)、充電樁、光伏/儲能、電源、電機驅動(dòng)、UPS以及軌道交通等領(lǐng)域。

目前國內SiC二極管已在OBC、充電樁、光伏、電源、PD快充等領(lǐng)域批量出貨,其中不乏一些行業(yè)標桿客戶(hù),而SiC MOSFET由于驗證周期長(cháng)、產(chǎn)品可靠性、客戶(hù)信心不足的問(wèn)題使得導入速度較慢,還處在客戶(hù)端可靠性檢驗與特性驗證階段。

秋琪認為,中美貿易問(wèn)題使得國產(chǎn)化更加迫切也更符合國家和民族需求,而持續擴大的缺貨浪潮也給國產(chǎn)器件實(shí)現替代創(chuàng )造了機會(huì )。加之國家政策引導和能源產(chǎn)業(yè)革新的推動(dòng),國產(chǎn)SiC將迎來(lái)廣闊的發(fā)展。


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