化合物半导体科普_1231.pdf

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ocr_text: 1\n\n一图搞懂碳化硅\n\n衬底篇\n\n外延篇\n-\n回顾\n\n器件设计篇\n-\n回顾\n\n晶圆制造篇\n\n生长单晶\n \n晶锭切割\n \n完成衬底\n\n生抛光修磨\n \n沉积薄膜\n \n得外延片\n\n器件设计\n \nROHM\n-\n双沟槽结构\n \n英飞凌\n-\n不对称沟槽结构\n泛半导体行业\n\nCIM\n整体解决方案提供商\n\n碳化硅衬底\n\n特性决定应用\n\nCIM: Computer Integrated Manufacturing\n的缩写，指计算机集成制造\n\n泛半导体行业\n\nCIM\n整体解决方案提供商\n3\n\n碳化硅\n-\n各项性能指标优势明显\n\n第一代半导体\n \n第二代半导体\n \n第三代半导体\n\n半导体材料\n \nSi\n \nGe\n \nGaAs\n \nGaN\n \n4H\n-\nSiC\n \n6H\n-\nSiC\n \n3C\n-\nSiC\n \nALN\n\n禁带宽度\n(\neV)\n \n1.12\n \n0.67\n \n1.43\n \n3.37\n \n3.26\n \n3\n \n2.2\n \n6.2\n\n能带类型\n \n间接\n \n间接\n \n直接\n \n直接\n \n间接\n \n间接\n \n间接\n \n间接\n\n击穿场强\n(\nMV/cm)\n \n0.3\n \n0.1\n \n0.06\n \n5\n \n3\n \n5\n \n3\n \n1.4\n\n电子迁移率\n(\ncm2/Vs)\n \n1350\n \n3900\n \n8500\n \n1250\n \n800\n \n<400\n \n<800\n \n300\n\n空穴迁移率\n(\ncm2/Vs)\n \n480\n \n1900\n \n400\n \n<200\n \n115\n \n90\n \n320\n \n14\n\n热导率\n(\nW/cm*K)\n \n1.3\n \n0.58\n \n0.55\n \n2\n \n4.9\n \n4.9\n \n3.6\n \n2.85\n\n碳化硅（\nSIC\n）各项性能指标优势明显\n4\n\n碳化硅作为主要衬底材料存在\n\n碳化硅作为低衬材料存在\n\n耐高压\n\n击穿电场强度大（硅的\n10\n倍）\n\n提高耐压容量\n/\n工作频率\n/\n电流密\n\n度\n/\n降低器件导通损耗\n\n可设计成更小的体积约为硅基器\n\n件的\n1/10\n\n耐高温\n\n禁带接近硅的\n3\n倍\n \n禁带宽度越大\n \n器件极限工作温度\n\n越高\n\n硅器件极限工作温度一般不能超\n\n过\n300\n℃\n \n碳化硅器件极限工作温\n\n度达到\n600\n℃\n以上\n\n热导率比硅更高\n \n高热导率有助于碳化硅器件的散\n\n热\n \n有助于实现设备的小型化\n\n实现高频性能\n\n饱和电子漂移速率大（硅的\n2\n倍）\n \n碳化硅器件可实现更高工作频率\n\n+\n更高功率密度\n\n碳化硅衬底材料能量损失更小\n\n400V\n时，碳化硅\nMOSFET\n逆变器\n\n能量损失约为硅基\nIGBT\n能量损失\n\n的\n29%\n-\n60%\n之间\n\n800V\n时，碳化硅\nMOSFET\n逆变器\n\n能量损失约为硅基\nIGBT\n能量损失\n\n的\n30%\n-\n50%\n之间\n5\n\nSiC\n衬底工艺流程\n\n高纯硅粉\n/\n碳粉\n \n高纯硅化硅粉原料\n\n均匀混合\n\n硅粉\n/\n碳粉\n \n去除痕量杂质\n \n特定晶型\n/\n颗粒度\n\n碳化硅颗粒\n\n生长腔室顶部设置\n\n碳化硅籽晶（种子）\n\n原料合成\n\n破碎\n/\n筛分\n/\n清洗等工序\n\n2000\n℃\n以上的高温\n\n特定反应工艺\n\n反应环境中残余\n\n反应微粉表面吸附\n\n硅粉\n/\n碳粉按既定\n\n化学计量比反应\n\n按工艺配方\n \n避免无序气相结晶\n\n形成多晶态碳化硅\n6\n\nSiC\n衬底工艺流程\n\n圆柱状碳化硅晶锭\n \n碳化硅晶体\n \n碳化硅晶片\n\n切割\n\nPVT\n法\n\n晶锭加工\n\n磨平\n/\n滚磨\n升华产生\nSi/\n\nSi2C/SiC2\n等\n\n不同气相组分\n\n的反应气体\n\n组分输运至生\n\n长腔室既定的\n\n结晶位置\n\n晶体生长\n\n碳化硅\n\n晶锭走向\n\n将\nSiC\n晶体沿着一定的方向切割\n\n成厚度不超过\n1mm\n的薄片（翘\n\n曲度小、厚度均匀、低切损\n\n标准直径尺寸\n\nX\n射线单晶定向仪\n\n精密机械加工\n将气相组分按照设计的\n\n热场和温梯分布和传输\n\n（固：气反应产生碳化硅单晶反应源）\n\n密闭生长腔室内\n\n2300\n℃\n以上高温\n\n接近真空低压下\n\n加热碳化硅粉料\n7\n\nSiC\n衬底工艺流程\n\n碳化硅衬底\n\n不同颗粒粒径金刚石研磨液\n\n粗磨：用粒径较大颗粒\n \n去除切割早成刀痕及切割引\n\n起的变质层\n\n粗磨：用粒径较细颗粒\n \n去除粗磨留下的表面损伤层\n\n控制表面面形和温片厚度\n\n晶片抛光\n\n粗抛\n\n采用更小粒径的硬磨料\n\n（如\nB4C\n、金刚石等）\n\n去除研磨过程的残留应\n\n力层和机械损失层\n\n超精密抛光\n\nSiC\n表面加工工序种关键\n\n环节\n\n进一步提高晶片的表面\n\n质量\n\n化学机械抛光（\nCMP\n）技术是目前实\n\n现\nSIC\n晶片全局平坦化最有效的方法\n\n用清洗药剂\n+\n纯水清洗碳化硅抛光片\n\n--\n去除残留抛光液等表面玷污物\n\n用超高纯氮气\n+\n甩干机吹干\n/\n甩干晶片\n\n--\n将晶片在超净室封装在洁净片盒内\n\n晶片研磨\n \n晶片抛光\n \n晶片清洗\n8\n\n碳化硅衬底五大难点剖析\n\n五大难点\n\n晶体内杂志浓度控制\n\n问题\n\n晶体生长坩埚材料和\n\n保温材料\n-\n石墨\n\n含有一定量杂志\n/\n需提\n\n纯\n\n高纯度碳化硅原料\n\n市场上销售\n \n杂志含量近百\nPPM\n\n自主合成\n \n仍含有微量关键杂质\n\n温度要求高\n/\n黑箱操作\n\n温度\n2300\n℃\n以上\n/\n压力\n\n350MPa\n\n生产\n需精确调控生长\n\n温度\n\n黑箱操作难以观测\n \n温度\n/\n压力控制稍有失\n\n误\n \n致生长数天产品失败\n\n长晶速度慢\n/\n时间成本\n\n高\n\n碳化硅\n7\n天生长\n2cm\n左\n\n右\n\n晶型要求高\n/\n产出良率\n\n低\n\n4H\n-\nSiC\n晶型等为所需\n\n半导体材料\n\n长晶过程需要精确材料\n\n配比\n/\n热场控制\n/\n经验积\n\n累\n\n易产生多晶型夹杂致\n\n晶体不合格\n\n材料硬度大\n/\n切割磨损\n\n高\n\n碳化硅硬度仅次于金\n\n刚石\n\n切磨抛的加工难度增\n\n加\n \n工艺设备尚不成熟\n\n碳化硅晶片厚度比硅\n\n的晶锭会薄很多\n \n切磨抛需要硬设备\n \n切\n/\n磨时碳化硅损失会更\n\n多产出比只有\n60%\n左右\n\nVS\n \n硅棒\n2\n-\n3\n天拉出约\n2m\n长的\n8\n英寸硅棒\n\n碳化硅晶片材料核心参数\n \n微管密度\n/\n位错密度\n/\n电阻率\n/\n翘曲度\n/\n表面粗糙度等\n9\n\n大尺寸晶圆\n—\n扩径技术\n\n衬底尺寸越大，单位衬底可制造的芯片数量越多，单位芯\n\n片成本越低\n\n4”→6"\n芯片单位成本预计将降低\n2\n倍\n6”→8”\n碳化硅器件\n\n成本降低\n20\n-\n35%\n\n8\n时较\n6\n时可多切近\n90%\n数量芯片\n/\n边缘浪费降低\n7%,\n进一步\n\n降低芯片的成本\n\n目前行业内公司主要量产产品尺寸集中在\n4\n英寸（半绝缘\n\n型）及\n6\n英寸\n9\n导电型\n0\n\n衬底的尺寸越大，边缘的浪费就越小\n\n行业龙头\nWolfspeed\n已成功研发\n8\n英寸产品\n\n6\n英寸\n \n8\n英寸\n\n448\n \n845\n\n14%\n \n7%\n\n单片晶圆芯片总数增加\n\n晶圆利用率提升\n\n芯片总数\n\n边缘芯片占比\n\n32mm\n平方芯片\n10\n\n随着晶体尺寸的扩大\n\n其生长难度工艺呈几何级增长\n\n扩径技术的要求也越来越高\n\n需要综合热场设计、结构设计、晶体制\n\n备工艺设计等多方面的技术控制要素\n\n晶体生长难度加大\n\n加工技术难度加大\n\n数字仿真技术\n \n碳化硅衬底\n\n配方改进困难\n\n晶体生长\n缓慢\n\n成品\n良\n品率低\n\n单晶生长技术\n\n单晶加工\n\n（切抛磨）技术\n\n电子级高纯粉料\n\n合成\n与提\n纯技术\n\nSiC\n晶种\n直\n径扩大的\n过程；\n直\n径的扩大\n是非常非常耗\n时的\n\n大尺寸晶圆\n—\n扩径技术\n11\n\n电学性能需不断改进\n\n改进电学性能\n\n半绝缘体衬底\n\n行业领先企业电阻率稳定控\n\n制在\n10*Q.cm\n以上\n\n实现碳化硅晶体本征高电阻\n\n率\n \n去除晶体中的各种杂质\n\nPVT\n制备\n:\n保证生长反应腔室\n\n内反应物料纯度\n \n避免粉料释放出杂质\n\n导电型衬底\n\n导电型碳化硅衬底具有低电\n\n阻率\n\n生产中电阻率易发生分布不\n\n均匀情况\n\n径向上电阻率中间低、边缘\n\n高\n\n轴向上电阻率生长前期低、\n\n后期高\n\n未来技术发展趋势\n\n实现碳化硅衬底的均匀电阻\n\n率与不同碳化硅衬底的电阻\n\n率\n-\n致\n12\n\n降低微管密度是重要技术方向\n\n微管\n\n晶片中延轴向延伸且径向尺寸在\n\n一微米至十\n几\n微米的中空\n管道\n\n碳化硅晶体中最重要的结\n\n晶缺陷之一\n\n导致产品良率低以及合规碳\n\n化硅成本高昂的一\n-\n大因素\n\n其存在对于器件的应用是\n\n致命的\n\n衬底中微管存在的密度直\n\n接决定外延层结晶质量\n\n器件区存在微管致器件过\n\n高漏电流甚至器件击穿\n \n造成器件失效\n\n微管密度\n\n衡量碳化硅晶片质量的主\n\n要技术参数之一\n\n微管密度值越小，衬底质\n\n量越好\n\n降低微管密度是碳化硅产\n\n业化应用重要技术方向\n\n国际领先企业可将微管密\n\n度稳定控制在\n1cm\n-\n2\n以下\n13\n\n碳化硅衬底全球市占率\n\n62%\n14%\n\n13%\n\n5%\n\n4%\n \n2%\n\n碳化硅衬底全球市占率（\n2021\n年）\n\nwolfspeed\n \n贰陆\n \nSiCrystal\n \nSK Siltron\n \n天科合达\n \n其他\n\n海外龙头企业占市场主要位置\n\n欧美日企业领先美国全球独大\n\n全球\nSiC\n产量\n70%~80%\n来自美\n\n国公司\n\n国内碳化硅衬底企业加大投入，\n\n提速追赶\n14\n\n碳化硅衬底海外企业盘点\n\n海外\n\n企业\n \nD\no\nw\n \nCo\nrn\ni\nng\n\nII\n-\nV\nI\n\nROHM\n\n意\n法半导体\n\nWolfspeed\n\n邵和\n电工\n\nS\nK\n \nSil\ntr\no\nn\n\nSiC\nryta\nl\n\nN\no\nr\ns\nt\nel\n\nWolfspeed\n \n1991\n年第一\n-\n片\n \n碳化\n\n硅衬底问世\n\n1993\n年实现\n30mm\n衬底商用化\n\n2015\n年推出\n8\n英寸碳化硅衬底\n\n罗姆、\nI\n-\nVI\n意法半导体\n2005\n年前\n\n进军该领域截至\n2021\n年已具备\n8\n\n英寸衬底的生产能力\n\n（部分\n）\n15\n\n碳化硅衬底国内企业盘点\n\n国内\n\n企业\n\n（部分）\n\n山东天岳\n\n天科合达\n\n同光晶体\n\n烁科晶体\n\n三安光电\n\n南砂晶圆\n\n中电化合物\n\n世纪金光\n\n科友半导体\n \n露笑科技\n\n微芯长江半导体\n\n东尼电子\n\n国宏中能\n\n中科钢研\n\n超芯星\n\n天达晶阳\n16\n\n半绝缘型\n/\n导电型\nSiC\n衬底国产化\n\n2020\n年国内厂商山东天岳在全球半绝缘型\nSiC\n衬底的市场份额达\n30%\n\n与贰陆\n(35%)\n和\nWolfspeed\n \n(33%)\n的份额基本相当\n\n整体市场形成寡头的局面，已经实现较大程度的国产替代\n\n2020\n年\nWolfspeed\n和贰陆公司合计份额超过\n70%\n\n国内厂商如天科合达具备\n-\n定的收入规模，但整体份额较小\n\n同时导电型衬底对应下游新能源车、光伏等高成长性市场\n\n导电型衬底将是现阶段国产替代发力的焦点区域，存在广\n\n阔替代空间\n\n半绝缘型衬底国产化率已经较高\n\n导电型衬底成为国产替代焦点\n17\n\n全球量产\n8\n寸时间表\n\n时间\n \n企业\n \n概况\n \n量产时间\n\n2015\n \nWolfspeed\n \n展示了\n8\n英寸\n\nSiC\n衬底\n \n2022\n年初\n\n2015\n \n罗姆半导体\n \n展示了\n8\n英寸\n\nSiC\n衬底\n \n2025\n年\n\n2015.7\n \nII\n-\nVI\n \n展示\n8\n英寸导\n\n电型\nSiC\n衬底\n \n2024\n年\n\n2019\n \nII\n-\nVI\n \n推出半绝缘\n8\n\n英寸\nSiC\n衬底\n \n2024\n年\n\n2020.9\n \n英飞凌\n\n宣布建成\n8\n时\n\nSiC\n晶圆生产\n\n线\n\n2025\n年\n\n2021.6\n \n意法半导体\n\nNorstel\n交首\n\n个\n8\n英寸\nSiC\n\n晶圆\n\n2024\n年\n\n2021.9\n \n安森美\n\nRoznow\n工厂\n\n加入\n8\n时\nSiC\n\n晶圆俱乐部\n\n2022.3\n \n烁科晶体\n\n成功研制处\n8\n\n英寸碳化硅晶\n\n体\n \n1990\n \n2000\n \n2010\n \n2020\n \n2030\n\n8\n买寸\n\n芯片总数\n(32\nmm\n2\ndie\n):845\n\n造缂芯片占比：\n7\n6\n英寸\n\n芯片总载\n\n(32mm2die):448\n \n边肆芯\n\n片占比；\n14%\n4\n英寸\n\n2\n英寸\n\n0\n\n50\n\n100\n\n150\n\n200\n\n250\n\n晶\n\n圆\n\n尺\n\n寸\n\n（\n\nm\n\nm\n\n）\n\n衬底尺寸迭代过程\n\n产量效益\n\n提升\n28%\n\n规极效益\n\n提升\n25%\n\n自动化\n\n效盈提\n\n升\n10%\n\n成本降低\n63%\n\nFY22\n \nDurham\n\n150mm(6\n寸\n)\n \nFY24\n \nMVF\n\n200\nmm\n(8\n寸\n)\n\nWo\n \nl\n \nf\n \ns\n \np\n \ne\n \ne\n \nd\n \n8\n \n英\n \n寸\n \n衬\n \n底\n \n成\n \n本\n \n将\n \n显\n \n著\n \n降\n \n低\n泛半导体行业\n\nCIM\n整体解决方案提供商\n\n碳化硅外延\n\n第二生产核心\n\nCIM: Computer Integrated Manufacturing\n的缩写，指计算机集成制造\n\n泛半导体行业\n\nCIM\n整体解决方案提供商\n19\n\n成本占比概况\n\n23%\n\n47%\n\n19%\n\n5%\n\n6%\n\n碳化硅功率半导体器件成本结构\n\n外延\n\n衬底\n\n前段\n\n其他\n\n研发费用\n\n衬底\n+\n外延\n占\n70%\n\n的碳化硅器件成本\n20\n\n外延生长\n\n外延生长\n\n承上启下\n\n衬底\n\n外延的质量\n受\n晶体\n和\n\n衬底加工的\n影响\n\n器件\n\n外延质量\n对\n器件的\n性能\n\n的\n影响非常\n大\n21\n\n外\n延片\n \n在碳化硅衬底上生长一层有一定要求\n\n的\n/\n与衬底晶相同的单晶薄膜（外延层）\n\n碳化硅片\n\n导电型碳化硅\n衬底\n \n生长碳化硅\n外\n延\n \n碳化硅\n同质外\n延片\n \nSBD/MOSFET/IGBT\n \n高压\n功\n率半导体\n\n半\n绝缘\n型碳化硅\n衬底\n \n生长氮化\n镓外\n延\n \nGaN\n-\non\n-\nSiC\n异质外\n\n延片\n\nGaN\n \nHEMT/\nGaN\n \nMOSFET\n \n中低压\n功\n率半导体\n\nGaN\n \nHEMT/\nGaN\n \nHBT/\nGaN\n\nMESFET\n \n微\n波\n射\n顿\n\nVCSEL/LD/Mini Micro LED\n \n光电\n器件\n\n概念\n/\n分类\n/\n应用\n\n外\n延\n \n在\n衬底\n的上表面生长一\n层\n\n单晶材料\n泛半导体行业\n\nCIM\n整体解决方案提供商\n\n碳化硅外延\n\nSiC\n外延工艺初始\n\nCIM: Computer Integrated Manufacturing\n的缩写，指计算机集成制造\n\n泛半导体行业\n\nCIM\n整体解决方案提供商\n上海铠铂云信息科技有限公司\n \n-\n \nConfidential\n\nSiC\n外延\n\n外延工艺\n是整个\n产业中的一种\n非常关键\n的工艺，\n由于现\n在\n所有\n的器件\n基\n本\n上都是\n在外延\n上实现\n，\n所以\n外\n\n延的质量\n对\n器件的\n性能是影响是非常\n大的，\n但是\n外延的质量\n它又受到\n晶体\n和\n衬底\n。\n加工的\n影响\n，\n处\n在一\n\n个\n产业的中\n间环节\n，\n对\n产业的发\n展起到非常关键\n的\n作用。\n\n碳化硅功率器件\n与传统\n硅功率器件制\n作\n工艺不同，不\n能直接\n制\n作\n在碳化硅单晶材料\n上\n，\n必须\n在\n导\n通\n型单\n\n晶衬底\n上额\n外生长高质量的外延材料，\n并\n在外延\n层上\n制造\n各类\n器件\n。\n\n碳化硅一\n般采用\nPVT\n方法，\n温\n度高\n达\n2000\n多度，\n且\n加工\n周期比\n较长，产\n出比\n较低，\n因而\n碳化硅衬底的成本\n\n是非常\n高的\n。\n\n碳化硅外延\n过程和\n硅\n基\n本\n上差\n不多，在\n温\n度设计\n以\n及设备的结构设计不\n太\n一\n样。\n\n在器件制备方面，\n由于\n材料的特\n殊性\n，器件\n过程\n的加工\n和\n硅不同的\n是\n，\n采用了\n高\n温\n的工艺，\n包括\n高\n温离\n\n子\n注入\n、高\n温氧\n化\n以\n及高\n温退火\n工艺\n。\n24\n\nCVD\n法至备碳化硅外延工艺流程\n\n碳化硅外延生长方法与晶体生\n\n长方法相近\n\nPVT:\n升华或物理气相传输法\n\nCVD:\n化学气相沉积法\n\nMBE:\n分子束外延法\n\nLPE:\n液相外延法\n25\n\nCVD\n法至备碳化硅外延工艺流程\n\n利用载气\n(H2)\n将反应源气体\n(\n如\nSiH4\n、\n\nC3H8\n等\n)\n输送到生长室内的热区\n\n源气体被热分解成单个原子或一两个原子\n\n团，通过扩散、迁移过程连续不断地到达\n\n衬底表面而生成所需要的薄膜材料\n\nSiC\n衬底材料清洗\n \n通入\n反应气体\nSi\nH\n\n和\nC3\nH\n8\n\n衬底材料表面生长\n\nSiC\n晶体\n\n常用设备\n \n热壁式水平外延炉\n\n常用反应前驱气体\n \n硅烷\n(SiH4)\n、甲烷\n(CH4)\n、乙烯\n(C2H4\n）等\n\n掺杂源\n \n氮气\n(N2)\n和三甲基铝\n(TMA)\n\n典型生长温度范围\n \n1500~1650C\n\n生长速率\n \n5~30um/h\n\n装\n料\n并\n加热升\n温\n \n沉积\n生长\n26\n\n碳化硅外延的生长影响因素\n\n碳化硅外延生长参数要\n\n求较高\n\n设备密\n闭性\n\n反应室气\n压\n\n气体\n通入\n时\n间\n\n气体配\n比情况\n\n沉积温\n度控制\n27\n\n碳化硅外延片的关键参数\n\n最基本最关键的参\n\n数\n\n厚度\n\n参杂浓度均匀性\n\n主要取决于器件的\n\n设计\n\n低压器件\n \n一般为\n600V\n \n外延厚度在\n6um\n左\n\n右\n\n中压器件\n \n1200\n至\n1700V\n \n外延厚度为\n10\n至\n\n15um\n\n高压器件\n \n10000V\n以上\n \n外延厚度\n100um\n以\n\n上\n\n随着电压增加\n,\n外延\n\n厚度增加\n,\n高质量外\n\n延片制备越难\n)\n\n特别是高压应用，\n\n缺陷控制是一个非\n\n常大的\n挑战\n28\n\n碳化硅外延两大主要技术\n\nWHY CVD\n\n气相中\nC/Si\n原子\n比\n率生长\n过程\n中的可控\n性\n\n重要工艺参数\n\n影响外延层的背景掺杂浓度\n\n改变外延层的导电类型\n\n外延生长速率、外延缺陷密\n\n度、外延层表面粗糙度等与\n\n其有较强依赖关系\n29\n\n碳化硅外延两大主要技术\n\n碳化硅外延参杂\n受\nC/Si\n比\n控制\n\n碳化硅外延生长\n速\n率\n与\nSi\n流\n量成\n正比\n\n1\nE\n16\n\n1\nE\n15\n\n1\nE\n14\n\nDoping\ncon\nc\nen\ntra\nt\nion\n(cm)\n\n0.0\n \n0.1\n \n0.2\n \n0.3\n \n0.4\n \n0.5\n \n0.6\n \n0.7\n\nH\nC\nI\n\nTCS\n\n20\n\n40\n\n60\n\n80\n\n100\n\n120\n\nST\nD\n\nSili\nc\no\nn\n \np\nr\ne\nc\nipi\ntat\nes\n\nSi/\nH\n2%\n30\n\n碳化硅外延两大主要技术\n\nBUT\n\nCVD\n法\n\n无偏角\n衬底\n上\n外延生长\n\n存在严重的\n多形体混合问题\n\nHOW TO SOLOVE?\n\n台阶控制生长技术\n\n台阶\n控制外延法\n比\n较成\n熟\n\n碳化硅外延主要技术方\n案\n31\n\n碳化硅外延两大主要技术\n\n台阶流生长模型\n\n通过台阶流生长来实现一定\n\n厚度和掺杂的碳化硅外延材\n\n料\n\nn\n型外延片\n\np\n型外延片\n\n后续发展\n\n结合\n4\n℃\n斜切的\n4H\n-\nSIC\n单晶衬\n\n底\n+\n台阶控制生长技术\nCVD\n外\n\n延工艺\n\n使外延表面形成高密度的纳\n\n米级外延台阶\n\n可在\n1500\n℃\n左右温度下制备\n\n均一相的外延层\n\n优点\n/\n缺陷\n\n实现低温生长\n\n生长温度可降至\n1200\n°\nC\n甚至\n\n更低\n \n而不产生\n3C\n-\nSiC\n夹杂相\n\n表面缺陷密度\n \n显著增加\n\n背景氮掺杂浓度显著增加\n\n生长速率受到较大影响\n稳定晶型的控制\n\n无法阻断基平面位错\n\n对衬底材料造成浪费\n\n选择\n合\n适温\n度\n和\n\n衬底\n偏角是实现\n\nSiC\n外延\n快速\n高质\n\n量制备的\n关键\n\nTIP\n32\n\n碳化硅外延两大主要技术\n\nIMPROVE!\n\nTSC\n法\n\n（\nCVD\n法的改进）\n\n前驱气体\n \n三氯氢硅\nTCS\n代替硅箢\n\n生长速率大幅提升\n \n可达传统生长速率\n10\n倍以上\n\n质量能够有效控制\n \n抑制硅滴的形成\n\n有利于碳化硅厚膜外延生长\n\n商业化\n\n2014\n年\n/\n意大利\nLPE\n公\n司实现\n商业\n\n化\n \n201\n7\n年\n/\n美\n国\nA\ni\nxtron\n公\n司\n对设\n\n备\n升\n级并\n将\n该\n技术移\n植\n到商业化\n\n销售\n设\n备种\n33\n\n碳化硅外延两大主要技术\n\nSiC\n外延种的缺陷\n34\n\n碳化硅外延片中缺陷来源\n/\n汇总\n\n影响\n碳化\n碰\n双\n极型功\n率器件稳定\n性\n的重要\n\n结晶缺陷不断降低\nB\nPD\n密度是外延生长技\n\n术\n发展\n的主要方向提高衬\n廉\n结晶质量可有\n\n效降低外延层\nB\nPD\n位错\n密度\n\n不\n再\n是器件\n开发\n的\n问题\n\nTSD\n和\nTED\n基\n本不\n影响\n\n最\n终\n的碳化硅器件\n性\n能\n\n外延层\nB\nPD\n多来自\n衬底中\n\nB\nPD\n向外延层的\n贯\n穿\n\n村\n底中\nTSD\n约\n9\n8\n%\n转\n化\n为\nTSD\n.\n\n贯\n穿\n螺型位错\nTSD\n\n衬底中\nI\nED100\n96\n转\n化\n为\nTED\n\n其\n余转换\nFrank\n \nS\nFs\n（\n堆垛\n缺陷）\n\n衬底中\nB\nPD\n约\n9596\n转\n化\n为\nTED\n\n少\n量\n维持\nB\nPD\n\n贯\n穿\n刃型位错\nTED\n\n基平\n面\n位错\nB\nPD\n\n微管\n\nB\nP\nD\n会引发器件性\n能的\n退\n化\n\n非致命性缺陷\n\n产生\n原因\n\n外\n延片\n缺陷与衬底\n片\n缺陷关联性\n\n缺陷\n密度\n可被控制\n至\n远\n低\n于\n0.1\n个\n/cm\n²\n\nPV\nT\n法\n制备\n碳化硅\n衬底\nB\nP\nD\n密度\n较\n高\n\n碳化硅外延中\n缺陷\n衬底\n缺陷\n \n外延生长\n\n期间缺陷\n\n对\n碳化硅\n功\n率\n器件\n的\n性\n能和\n可靠性\n有\n严重影响\n\n基\n本上\n很多\n缺陷\n都\n是\n从\n衬底中直接\n\n复\n制过\n来\n的，所以\n说村\n底质量\n优男\n，\n\n加工水平\n高低对于外延的生长\n来说\n，\n\n尤\n其是缺陷的控制\n起着关键作\n用\n\nTIP\n\n早\n前碳化硅中\n典型\n器件缺陷\n三角形缺陷\n\n胡萝卜缺陷\n\n堆垛层\n错\n\n掉落物缺陷\n\n外\n来颗粒物\n\n衬底中的\nTSD\n位错\n\n表面\n划痕\n\n衬底中的\nTSD\n位错\n\n衬底表面上的\n划痕\n\nCVD\n生长室\n清洁\n度\n\n衬底的表面\n状态\n\n位错\n形\n变\n致\n非点阵平\n移\n矢\n量\n滑\n移\n\n全位错\n在晶面内的分解而\n后\n扩\n展\n\n偶然事\n件及\n工艺\n不稳定\n性\n等\n\n反应生长室内\n壁\n上\n掉落\n在衬底\n\n或外延层表面上\n黑色\n不定形碳、\n\nS\nI\nC\n小\n颗粒物\n或其\n它尘埃颗粒物\n\n限\n制\nSiC\n功\n率器件\n性\n能\n\n与\n成品率的主要缺陷\n\n极低反向偏压下，会引起较大反向漏电流\n\n正向低压偏置下\n,\n电流出现新的导电通道致\n\n电流快速增大\n\n对\nP\nN\n结\n二极\n管\n和\nSc\nhottky\n二极\n管的反向\n特性\n有\n负\n面\n影响\n\n具\n体表\n现为增\n大\n二极\n管的反向漏电流\n\n双\n极型\n器件，\nIG\nS\nF\n起\n陷\n阱\n中\n心作\n用，\n引起\n载流子\n寿\n命\n\n降低，\n增\n大器件漏电流\n\n单\n极型\n器件\n,IG\nS\nF\n对\nS\nB\nD\n二极\n管反向漏电流\n影响较\n小，\n\n会\n降低\nS\nB\nD\n的\n肖特基势垒\n高度\n\n对\n4H\n-\nSiC\n功\n率器件\n性\n能及成品率\n影响较\n大，可能\n会\n\n导致器件失效\n\n改善村底表面质量\n\n采用高质量衬底晶\n\n片\n\n优化缓冲层生长\n\n工艺、降低外延\n\n生长速率\n\n提高外延生长速\n\n率去除衬底表面\n\n亚损伤层\n\n定期清理反应室\n\n部件、勿用易脱\n\n落颗粒物部件\n\n致命性缺陷\n\n致命性缺陷\n\n致命性缺陷\n\n致命性缺陷\n\n产生原因\n \n相关影响\n \n消除方法\n彗星\n型\n缺陷\n\n小\n坑缺陷\n\n台阶聚\n集\n\n掉落颗粒物\n、\n\n位错\n、或微管\n\n衬底内的\n螺位错\nTSD\n引起\n\n衬底结晶缺陷或衬底表面\n划痕\n\n及\n潜\n在\n划痕引起\n，产生于\nH2\n刻蚀\n\n彗星头部和尾部由多\n晶\n3C\n-\nSiC\n颗粒\n构成\n\n表面\n具\n有\n较\n大的\n粗糙\n度\n\n实验证实\nTSD\n位错\n对\nS\nB\nD\n器件\n影响\n不大\n\nMOS\n电\n容\n器的\n经时\n击穿\n(TDD\nB\n)\n寿\n命\n也未\n改\n变\n\nS\nB\nD\n器件中致外延层表面\n粗糙\n度\n增\n大，器件漏电流\n增\n大\n\n对\nMOS\nF\nET\n沟\n道\n迁移率或\n氧\n化层击穿\n特性\n有\n负\n面\n影响\n\n外延生长中减小\n\n气相中\nC/Si\n比率\n\n可降低外延层表\n\n面小坑缺陷密度\n\n采用高质量无\n\n划痕村底降低\n\n外延生长温度\n\n降低气相中\n\nC/Si\n原子比率\n\n致命性缺陷\n\n产生原因\n \n相关影响\n \n消除方法\n\n其\n他\n\n缺陷\n \n……\n泛半导体行业\n\nCIM\n整体解决方案提供商\n\n碳化硅外延成熟度\n\nCIM: Computer Integrated Manufacturing\n的缩写，指计算机集成制造\n\n泛半导体行业\n\nCIM\n整体解决方案提供商\n38\n\n各应用领域碳化硅外延成熟度\n\n中低压应用领域\n\n国内碳化硅外延片的核心参\n\n数厚度\n/\n参杂浓度可做到较优\n\n水平\n\n20um\n及以下的碳化硅外延产\n\n品接近国际先进水平\n\n能够满足中低压的\nSBD\n、\nJSB\n、\n\nMOSFET\n等器件需求\n\n高压应用领域\n \n国内碳化硅外延技术发展相\n\n对落后\n\n主要体现在厚度、掺杂浓度\n\n均匀性等方面\n\n高压器件类型趋向于双极器\n\n件对少子寿命的要求比较高\n\n要达到理想的正向电流少子\n\n寿命至少要达\n5us\n以上\n\n目前外延片少子寿命参数在\n\n1\n～\n2us\n左右无法满足高压器\n\n件需求，相关技术亟待突破\n39\n\n各应用领域碳化硅外延成熟度\n\n碳化硅功率器件\n\n制造要求和耐压等级\n\n不断提高\n\n厚度发展\n\n碳化硅外延材料不断向低缺陷、\n\n厚外延方向发展\n40\n\n各应用领域碳化硅外延成熟度\n\n从几微米\n、\n十几微米\n发\n展到几十甚\n至\n上百微米\n\nWolfspped\n,\n其\nN\n型和\nP\n型碳化硅外延片厚度\n均可\n达\n到\n200um\n\n瀚\n天天成，\n目\n前\nN\n型碳化硅外延片厚度达\n40\nμ\nm\n\n正开\n发厚度达\n200\nμ\nm\n的\nN\n型碳化硅外延片、\n40\nμ\nm\n的\nP\n型碳化硅外延片\n\n东\n莞\n天域\n,\n碳化硅外延片厚度\n则\n能\n做到\n30\nμ\nm\n泛半导体行业\n\nCIM\n整体解决方案提供商\n\n碳化硅外延市场趋势\n\nCIM: Computer Integrated Manufacturing\n的缩写，指计算机集成制造\n\n泛半导体行业\n\nCIM\n整体解决方案提供商\n42\n\n大尺寸碳化硅外延片趋势\n\n大\n尺寸\n碳化硅外延片的\n占\n\n比逐\n年\n递增\n\n碳化硅外延\n尺寸\n主要\n受\n制\n\n于碳化硅衬底\n尺寸\n\n4\n英\n寸\n碳化硅衬底及外延\n\n技术\n日趋\n成\n熟\n\n6\n英\n寸\n碳化硅衬底\n实现\n商\n\n用\n\n部\n分\n厂\n商\n已研发出\n8\n英\n寸\n\n碳化硅衬底\n\n随着\n8\n英\n寸\n碳化硅外延技\n\n术成\n熟\n，\n未来\n可能\n出现\n8\n\n英\n寸\n碳化硅\n功\n率器件生产\n\n线\n\n外延片\n尺寸\n的\n增\n大\n \n外延晶\n\n片\n均匀性\n下降\n\n大\n尺寸\n外延晶片\n均匀性\n的控制是提高器件良率\n和\n\n可\n靠性\n、进而降低成本的\n关键\n\n4\n英\n寸会逐渐淘汰\n\n6\n英\n寸\n是\n未来几\n年的主流\n\n国内\n目\n前\n已\n有\n9\n0\n%\n左右\n的产能切\n换\n到\n6\n英\n寸\n43\n\n外延技术设备高度融合\n\n外延\n\n技术\n\n外延\n\n设备\n\n日本\nTEL\n \n意大利\nLPE\n\n日本\nNuflare\n\n德国\nAixtron\n\n国外：\nDow Corning\n、\nWolfspeed\n、\nETC\n等\n\n国内：瀚天天成、天域半导体和中国电科等\n\n使用了这四家公司的设备\n44\n\n四大海外\nSIC\n外延设备厂商\n\n企业\n \n型号\n \n生长速率\n \n背景浓度\n \n生长能力\n \n腔体类型\n \n优点\n\nA\ni\nxtr\no\nn\n \nG\n5WW\n \n>\n30\n \num\n/\nh\n \n5\nE+\n14\n \n10\n*\n100\nmm\n \n6\n*\n150\nmm\n \nB\n \n产\n能\n大\n\nL\nP\nE\n \nP\nE\n106\n \n>\n90\n \num\n/\nh\n \n2\nE+\n13\n \n1\n*\n100\nmm\n \n1\n*\n150\nmm\n \nA\n \n生长\n速\n率大\n\nT\nEL\n \nP\nr\no\nbu\ns\n \n>\n30\n \num\n/\nh\n \n5\nE+\n14\n \n7\n*\n \n100\nmm\n \n3\n*\n150\nmm\n \nA\n \n双\n腔体\n\nNu\nfl\nar\ne\n \nS6\n \n>\n30\n \num\n/\nh\n \n2\nE+\n13\n \n1\n*\n100\nmm\n \n1\n*\n150\nmm\n \nC\n \n气\n流\n方\n式\n不\n易\n产生\n缺陷\n45\n\n四大海外\nSIC\n外延设备厂商\n\n国产外延\n\n设备制造商\n\nTIP\n \n目前\n因为疫情\n等原\n因\n，\n国\n外设备\n交期\n1\n.\n5\n-\n2\n年以上\n，\n国\n内\n因\n电\n动车\n\n等\n下游\n需求\n爆\n发，外延\n厂商迎\n来扩大产\n潮\n，\n有望推动国\n产设备\n替\n\n代\n加\n速\n\n北方华创\n \n深圳纳设\n\n晶盛机电\n \n48\n所\n46\n\n国外\n/\n国内外延企业概况\n\nTIP\n\n国\n外碳化硅\n市\n场\n以\nIDM\n为\n主要运\n作模\n\n式\n，\nWolfSpeed\n、\nROHM\n和\nST\nM\n都是\n\n领先\n的\nIDM\n企\n业，\n后两者\n均\n通过收购\n\n的方\n式\n成功进\n入\n碳化硅衬底\n和\n外延\n市\n\n场，\n1\nI\n-\nV\nI\n则是传统\n的衬底\n和\n外延片生\n\n产\n商。\n\n海\n外外延\n企\n业\n概况\n（\n部\n分）\n47\n\n国外\n/\n国内外延企业概况\n\n国内外延\n\n企业概况\n\n瀚天天成\n\n东莞天域\n\n普兴电子\n\nSS\n所\n\n三安光电\n\n中电化合物\n\n启迪半导体\n\n百识半导体\n泛半导体行业\n\nCIM\n整体解决方案提供商\n\n器件\n-\n设计篇\n\nCIM: Computer Integrated Manufacturing\n的缩写，指计算机集成制造\n\n泛半导体行业\n\nCIM\n整体解决方案提供商\n49\n\nSiC\n功率器件分类初识\n\nSiC\n半导体功率器件\n\n二极管类\n\n晶体管类\n\n肖特基二极管\n(SBD)\n\n结势垒肖特基二极管\n(JBS)\n\nPiN\n功率二极管\n(\nPiN\n)\n\n金属\n-\n氧化物半导体场效应晶体管\n(MOSFET\n\n绝缘栅双极晶体管\n(IGBT)\n\n结型场效应晶体管\n(JFET)\n\n双极型晶体管\n(BJT)\n\n晶闸管\n\n优异\n的高\n速性，\n实现\n了\n高\n耐\n压\n(\n与\nS\n-\nS\nBD\n相比\n)\n\n正\n向特\n性，优异\n的\nTRR\n特\n性\n\n几乎没\n有温度\n及\n电\n流依赖性\n\n在\n开关\n应用中\n，几乎\n无反向\n恢复时\n间\n可大幅降\n低\n开关\n损\n耗\n、\n提\n高\n开关频\n率\n\n在高\n频\n、中等电压\n功\n率\n开关\n的应用上有\n替代\nSi\n基\nPiN\n二极管\n的\n趋势\n\nSiC\n-\nSBD\n\n肖特基二极管\n50\n\nSiC\n功率器件分类初识\n\nSiC\n-\nJBS\n\n结势垒肖特基\n\n二极管\n\nS\nBD\n结构\n和\nPi\nN\n结构的结合\n\nSBD:\n击穿电压低、反向漏电大\n\nPiN\n:\n高频特性较差\n\n同时\n拥有\nS\nBD\n和\nPi\nN\n的\n优点\n\n具有\n高\n耐压\n、低\n压\n降、小\n漏\n电、高\n频\n\n特\n性好\n及\n强抗过压和\n浪\n涌\n电\n流能力\n\n具有\n大电\n流\n密度、高工\n作\n结\n温\n的\n性能优势\n\n(\n与\nSi\n-\nJBS\n相比\n)\n\n无法满足高频\n/\n大\n\n功率\n/\n低功耗需求\n\nSiC\n-\nPin\n\nPiN\n二极管\n\n在\n射频和\n微\n波频段受偏\n置电\n流\n控制的可\n变\n阻\n抗\n器\n\n具有\n高\n于\n硅的\n2\n-\n3\n个\n数量级的\n开关速\n度、高结\n温承受能力\n、\n\n高电\n流\n密度\n以\n及\n更\n高的功率密度（\n与\nSi\n \nP\nIN\n相\n比\n）\n\n拥有更\n小的反向\n漏\n电\n流和更\n高的\n击穿\n电\n压\n\n广泛\n应\n用于\n高\n压\n低\n频\n功率\n开关上\n51\n\nSiC\n功率器件分类初识\n\nSiC\n-\nJFET\n\n结型场效应晶体管\nSiC\n-\nMOSFET\n\n金属\n-\n氧化物半导体\n\n场效应晶体管\n\n开关损耗\n低、导\n通损耗\n低、体\n二极\n管\n续流\n特\n性好\n\n适用于更\n高的工\n作频\n率\n\n其高\n温\n工\n作\n特\n性\n，大大\n提\n高\n了\n高\n温稳\n定\n性\n\n市\n场\n上\n量产的产品主要分平面\nMO\nS\n和沟槽\nMO\nS\n两类\n\n在\n新能源汽车\n电\n机\n控制器、\n车\n载\n电\n源\n、\n太\n阳\n能\n逆\n变\n器、\n充\n\n电\n桩\n、\nU\nPS\n、\nP\nF\nC\n电\n源\n等\n领\n域\n有广泛\n应\n用\n\n最早\n实现\n产业化的功率\n开关\n器件，\n性能\n略\n差于\n\nMO\nS\nF\nE\nT\n但\n其制备工艺相\n对\nMO\nS\nF\nE\nT\n要\n简\n单\n\n回\n避\n了\nS\nI\nC\n \nMO\nS\nF\nE\nT\n存\n在的\n沟\n道迁移\n率低、\n栅\n氧\n化\n\n层\n质量不\n稳\n定等\n问题\n\n单\n极性\nJF\nE\nT\n具\n备\n良好\n的高\n频\n特\n性\n、高\n温稳\n定\n性\n及\n\n栅\n极\n可\n靠\n性\n(\n与\nMO\nS\nF\nE\nT\n、\nIGB\nT\n等器件相\n比\n)\n\n门\n极\n使\n用\nP\nN\n结控制，\n无\n法\n与\n目前\n基于\nMO\nS\n结构器\n\n件\n驱\n动\n电\n路兼容\n，\n限\n制\n了\n其\n广泛\n应\n用\n52\n\nSiC\n功率器件分类初识\n\nSiC\n-\nIGBT\n\n绝缘栅双极晶体管\nSiC\n-\nBJT\n\n双极性晶体管\n\n具有更\n高的\n载\n流\n子\n处\n理\n能力和更\n低的导\n通\n电阻\n\n(\n与大\n多\n数\nFET\n相比\n)\n\nSiC\n双极\n功率器件\n比\n单\n极\n型\nSiC\n功率器件\n更有实\n际\n应\n用\n价值\n\n(\n对于\n4.5\nk\nV\n和更\n高\n阻断\n电压\n的应\n用\n)\n\n复\n合\n全\n控型电\n压\n驱\n动式\n功率半导体器件，\n是能源\n\n变\n换\n与传\n输的核心器件\n\nSiC\n \nIGB\nT\n结合\n了\nSiC\n \nMO\nS\nF\nE\nT\n和\nSiC\n晶体管的\n优点\n\n适用于\n超\n高电\n压\n(\n5\nk\nV\n以\n \n上\n)\n低\n频领\n域\n\n最\n有\n希\n望\n应\n用到\n高\n压直流\n输电、\n舰船驱\n动\n等\n领\n域\n\n的高\n效\n节能\n第\n三代\n半导体器件\n\nSiC\n基\nI\nG\nB\nT\n的\n性能与\nSi\n基\nI\nG\nB\nT\n最\n大\n的\n差\n别是动静态\n\n特性\n\nSiC\n晶片质量、\nSiC\n/Si02\n界\n面特性\n.\n电\n磁干扰和短路\n\n耐受\n能\n力等限\n制\n其使\n用\n\nTIP\n53\n\nSiC\n功率器件设计初识\n\nSiC\n-\nThyristor\n\n晶闸管\n\n更\n低\n正\n向\n压\n降、\n更快\n的\n转\n化\n速\n度、\n\n更\n高的阻\n断\n电\n压和更\n高的工\n作温\n度\n\n(\n与\nSi\n晶\n闸\n管\n对比\n)\n\n具有系统集\n成\n优势\n\n需\n大面\n积实现\n高\n阻断\n电压能\n力\n\n由于需\n要较大\n漂移\n长度\n,\n具有\n高\n阻断\n\n电压能\n力的横\n向\n器件需\n要大面\n积\n\n对于\n表面\n稳定\n性\n,\n横\n向\n器件\n中高压\n和\n\n低压电\n极之\n间\n的充分分离会\n导\n致更\n\n高\n的\n单\n元\n间\n距和\n导\n通\n电\n阻\nRon\n\n漂移\n层\n厚\n度可\n针对\n高\n阻断\n电\n\n压\n定\n制，\n而不会\n增加相\n应的\n\n器件\n面\n积\n\n高压\n(\n+\n900V\n \nSiC\n功率\n器件\n，\n\n通常\n采用\n纵\n向\n设计\n\nSIC\n器件的理想阻断\n电压\n由其\n\n漂移\n层\n的厚\n度\n和掺杂决定\n\n横\n向器件\nv\ns\n纵\n向器件\n\n横向器件\n \n纵向器件\n54\n\nSiC\n-\nMOSFET\n设计初识\n\nSiC\n-\nMO\nS\nF\nE\nT\n\n平面型结构\n \n沟槽\n型结构\n\n工艺\n简\n单\n\n单\n元\n的\n-\n致\n性\n较\n好\n\n雪崩\n能\n量\n比\n较高\n\nJF\nE\nT\n效\n应增加\n通\n态\n电阻\n\n寄\n生电\n容\n较大\n\n“\nN\n区\n夹\n在两个\nP\n区\n域\n之\n间\n电流被\n限\n制在\n靠近\nP\n\n体区\n域\n的\n狭窄\nN\n区中流过\n时\n,\n将产生\nJF\nET\n效应\n\n工艺相\n对\n复\n杂\n\n单\n元\n的一\n致\n性\n较\n差\n\n雪崩\n能\n量\n比\n较\n差\n\n导\n通\n电阻\n明显\n降低\n\n寄\n生电\n容更\n小\n\n开关\n速度\n快\n，\n开关损耗非常\n低\n\n*\n桶极埋入基\n体，形成\n垂\n直沟\n道由\n于\n\n要\n开\n沟槽，\n工艺变\n得\n复杂\n\n*\n读\n结构可\n增加\n单\n元\n密度，\n无\nJF\nET\n效\n\n应沟\n道\n品面\n文现\n最\n佳\n的沟\n道\n迁移\n事\n\n单\n极\n器件中电\n流\n仅归\n因于\n\n一种\n类\n型的电\n荷载\n流\n子\n(\n电子\n或空穴\n)\n多数\n载\n流\n子\n\n在传\n导\n过程\n中，\n只有一种类\n型\n的\n电\n荷载流\n子\n流动\n:\n更\n高\n的\n\n导\n通\n电\n阻\n\n单\n极\n器件\n具有\n较高的\n传\n导\n损耗和\n较低的\n开关损耗\n\n仅多\n数导\n通\n可\n实现快\n速\n开\n关\n:\n降低\n开\n关\n损耗\n\n单\n极\n器件\n：\nMO\nS\nF\nE\nT\n、\nJF\nE\nT\n、结\n势\n垒肖\n特\n基二极\n管\n\n双极\n器件中电\n流是由两\n种\n类\n型电\n荷载\n流\n子、电子\n和\n空穴引\n\n起\n\n●在\n导\n通过程\n中，来自\n集\n电\n极\np\n+\n区的空穴被注\n入\n到\nn\n-\n区\n:\n\n累积的\n电\n荷\n降低了导\n通\n电\n阻\n\n双极\n器件\n具有更\n低的\n传\n导\n损耗和更\n高的\n开关损耗\n\n●双极\n导\n通\n导\n致开\n关速度\n变慢\n，因\n为少\n数\n载流\n子\n在转换\n期间\n也需\n要\n\n被扫描\n:\n更\n高\n的开\n关\n损耗\n\n双极\n器件\n：\nB\nJ\nT/\n晶\n闸\n管、\nIGB\nT\n、\nPi\nN\n二极\n管\n\nTIP\n \n电压\n和开\n关频率\n需求\n推\n动\n单\n极\n与\n双极\nSiC\n器件的选择\n55\n\nSiC\n-\nMOSFET\n设计初识\n\n平面结构厂商\n\nWolfspeed\n.\n \nS\nT\n、\nM\ni\nc\nrosemi\n、\nR\nOHM\n\n国内\n批\n量\n的有\nA\nPS\n、\n瞻\n芯\n瀚\n芯、\n派恩杰等\nFab\nless\n企业\n\n沟槽结构厂商\n\n目前\n业\n界\n量产\n的\nSiC\n沟槽结构有\nR\nOHM\n的双沟槽结构\n、英飞凌\n的\n半\n\n包沟槽结构\n、日\n本住\n友\n的接地双掩埋结构等\n\n沟槽\n结构成本\n和\n性能优势\n明显\n\n平面\nVS\n沟槽\n\nG\ne\nn.\n3\n \nv\ns\n.G\ne\nn.\n4\n\n导电电阻可降低\n50%\n\n降低\n寄\n生电\n容\n以实现\n较低\n开关损耗\n\n实现比传统\n产品低\n50%\n的\n开关损耗\n56\n\nSiC\n-\nMOSFET\n设计初识\n\n对于\nMO\nS\nF\nE\nT\n而\n言\n \nTRENCH\n\n设计\n环节\n的重\n点\n\n沟槽\n结构\nSiC\n \nMO\nS\nF\nE\nT\n最主要的问题\n\n器件工\n作\n在高\n压\n状\n态\n \n内部（\n尤\n其\n沟槽\n底部）\n\n工\n作\n电场\n强\n度\n非常\n高\n\n产生\n局\n部的\n击穿\n\n影响\n器件工\n作\n可\n靠\n度\n\n易\n在\n局\n部\n超\n过\n最\n大\n\n的\n临界\n电场\n强\n度\n\nTIP\n\n技术演进方向\n \n减小沟槽底部氧化层工作电场强度\n\n一方面要避免专利侵权（英飞凌、罗\n\n姆、意法半导体等均有专利布局）\n\n另外则是满足可制造性和制造成本\n\nROHM\n-\n双沟槽\n结构\n\n英\n飞凌\n-\n不\n对\n称\n沟槽\n结构\n57\n\nSiC\n-\nMOSFET\n设计初识\n\nM\ni\nt\ns\nub\nis\nh\ni\n-\n沟槽\n结构\n日\n本\n住友\n-\nV\n型\n沟槽\n结构\n\nF\nu\nj\ni\n \nE\nle\nctr\ni\nc\n-\n沟槽\n结构\n日\n本电\n装\n-\nU\n形沟槽\n结构\n58\n\n国内\nSiC\n器件设计企业盘点\n（部分）\n\n企业\n \n地址\n \n类型\n\n比\n亚迪\n \n宁\n波\n \nIDM\n\n中\n车\n时\n代\n \n湖南株洲\n \nIDM\n\n泰科天润\n \n北京\n、\n浏阳\n \nIDM\n\n三\n安\n集成\n \n福建\n、长\n沙\n \nIDM\n\n中电\n五十五\n所\n \n南京\n \nIDM\n\n基\n本半导体\n \n深圳\n \nIDM\n\n世纪金\n光\n \n金\n华\n \nIDM\n\n中\n科汉韵\n \n江苏徐州\n \nIDM\n\n华\n瑞\n微\n \n安徽滁州\n \nIDM\n\n绿\n能\n芯\n创\n \n山东淄博\n \nIDM\n\n华\n润\n微\n \n重庆\n \nIDM\n\n扬杰科\n技\n \n扬州\n \nIDM\n\n斯\n达\n半导体\n \n嘉兴\n \nIDM\n\n士兰\n微\n \n厦门\n \nIDM\n\n长\n飞\n先\n进半导体\n \n芜湖\n \n代\n工\n\n企业\n \n地址\n \n类型\n\n瞻\n芯\n \n浙江义乌\n \n代\n工\n\n积\n塔\n半导体\n \n上海\n \n代\n工\n\n中芯\n绍兴\n \n绍兴\n \n代\n工\n\n派恩杰\n \n杭州\n \n设计\n\n上海\n瀚薪\n \n上海\n \n设计\n\n华大半导体\n-\n\nA\nPS\n\n深圳\n \n设计\n\n深圳爱仕\n特\n \n深圳\n \n设计\n\n国星\n光电\n \n深圳\n \n设计\n\n清纯半导体\n \n上海\n \n设计\n\n瑞\n能\n半导体\n \n上海\n、\n南昌\n \n设计\n\n萨科\n微\n \n深圳\n \n设计\n\n森\n国\n科\n \n深圳\n \n设计\n\n瑶\n芯微\n \n上海\n \n设计\n\n东\n微半导体\n \n苏州\n \n设计\n\n华微电子\n \n吉林\n \n设计\n\n芯\n塔\n电子\n \n芜湖\n \n设计\n泛半导体行业\n\nCIM\n整体解决方案提供商\n\n一图搞懂碳化硅\n\n晶图制造篇\n\nCIM: Computer Integrated Manufacturing\n的缩写，指计算机集成制造\n\n泛半导体行业\n\nCIM\n整体解决方案提供商\n60\n\nSiC\n晶圆制造工艺流程\n\n大体\n上与\n矽园\n类\n似\n \n涂胶\n\n显\n影\n\n光\n刻\n\n清洗\n\n减薄\n\n退火\n\n掺\n杂\n\n刻蚀\n\n薄膜\n\n氧\n化\n\n磨\n削\n\n切割\n\n倒\n装\n61\n\nSiC\n晶圆制造工艺设备\n\n【\n碳化硅材料特\n性\n】\n \n需要特\n性\n的\n设备\n\n开\n发特定的\n工艺\n\nSiC\n晶圆制造特定设备\n\nSiC\n晶圆制造在原来\nSi\n基础上需求特定设备\n\n高温\n退火\n炉\n \n最\n高温度\n：\n1950\n℃\n\n高温\n离子注\n入\n机\n \n最\n高温度\n：\n700\n℃\n\nSiC\n减薄\n设备\n \n晶圆减薄\n\n背\n面\n金属沉积\n设备\n \nTI/C\nr\n/W/M\nO\n/\nTiW\n/Ni\n\n背\n面\n激\n光\n退火\n设备\n \n背\n面\n欧\n姆\n接触\n形成\n\nSiC\n衬底和外延片\n表\n面\n\n缺陷\n检测\n和计量\n\n与\n透\n明\n晶圆兼容\n\n的\n工作波\n长（\n385\nn\nm\n\n带隙\n）\n\n制\n表：\nT\nIP\n\n技术难\n点\n：\n离\n子\n源\n技术，高\n温\n靶\n室技术等\n\nU\nL\nV\nA\nC\n（\n日\n本\n）\n \nAMA\nT\n（\n美\n国\n）\n\nNI\nSS\nIN ION\n（\n日\n本）\n中电\n48\n所\n（中\n国\n）\n\n离\n子\n源\n-\n示意\n图\n\nI\nH\nC\n-\nR\n离\n子\n源\n\n从\nA\nIN\n靶材通过\n化\n学溅射\n产生\nA\nI\n离\n子\n62\n\nSiC\n晶圆制造工艺\n\n高温压板\n\n加热离子注入用台板\n\n带加热器的静电吸盘\n\nThermocouple\n\nTemperature is monitored by TC\n\nSi or\n \nSiC\n \nWafer\n\nIon beams\n\n(Scanned horizontally\n）\n\nElectrostatic\n\nChuck with heater\n\nThermal shield\n\nMechanical Scan\n63\n\nSiC\n晶圆制造工艺\n\n晶片温度的检测系统\n\n晶片\n温\n度在\n注入\n前\n由\n高\n温\n计\n测\n\n量\n透\n射\n率\n和\n发\n射\n率的\n波\n长相\n关\n\n性\n低\n透\n射\n率\n和\n高发\n射\n率\n适\n合其\n\n测\n量\n通常\n使\n用\n5\num\n左右\n的\nSiC\n\nE\nle\nctr\nos\ntat\ni\nc chuc\nk\n\nWi\nth h\ne\nat\ne\nr\n \nT\nh\ne\nrm\no\nc\no\nu\nple\n\nS\nI\nC\n \nwa\nfe\nr\n\nW\na\nfe\nr\n \nis\n \nchuc\nk\ned\n \nsof\nt\nl\ny\n\nVle\nw\n \npo\nrt\n(\nC\na\nF\n2\n)\n\nRadiation\n \nthermomerter\n\nC\nh\ne\nc\nk\n \nth\ne\n \nt\ne\nm\npe\nratur\ne\n\nof\n \nwat\ne\nr\n\n等离子喷枪（\nPFG\n）\n\n半绝缘\n或\n绝缘晶圆\n带\n电\n并具有正\n电位\n\n然\n后\nA\n离\n子在\n注入\n前\n被减\n速\n\n等\n离\n子\n喷枪\n是\n-\n种中\n和\n剂\n，\n\n用于\n在\n注入过程\n中中\n和\n晶片\n上\n的电\n荷\n64\n\nSiC\n晶圆制造工艺\n\n离\n子\n注入后\n仍\n需进\nz\n行高\n温退\n\n火\n\n才\n可\n以\n激活\n注入离\n子\n\n高\n温退火\n炉\n\n技术难点\n\n高温炉膛热场设计\n\n制造工艺\n\n快速升温降温与控\n\n温技术\n\nCe\nntr\no\nth\ne\nrn\n（\n德\n国\n）\n\n东横\n化\n学\n（\n日\n本）\n\n用于在\nAr\n、\nN\n2\n和\nH2\n环境\n中对\nSiC\n\n和\n其\n他\n材料进\n行退火\n的高\n温炉\n\n最高\n温\n度\n：\n2000\n摄氏\n度\n\n以\n适\n应\nSiC\n活\n化\n退火工艺\n\n北\n方华\n创\n（中\n国\n）\n \n拉普拉斯\n（中\n国\n）\n\nA\nc\nt\ni\nv\nSiC\n-\n65\n0/O\nx\ni\nd\nSiC\n-\n65\n0\n \nB\nH\nA\n200/\nB\nHO200\n\nc\n.A\nCT\nI\nV\nA\nTOR\n65\n\nSiC\n晶圆制造工艺\n\n技术难点\n\n无金属加热技术\n\n抗氧化无污染高温\n\n炉膛设计制造\n\n高温氧化工艺\n\nCe\nntr\no\nth\ne\nrn\n（\n德\n国\n）\n \n东横\n化\n学\n（\n日\n本）\n\n北\n方华\n创\n（中\n国\n）\n \n拉普拉斯\n（中\n国\n）\n\nA\nc\nt\ni\nv\nSiC\n-\n65\n0/O\nx\ni\nd\nSiC\n-\n65\n0\n \nB\nH\nA\n200/\nB\nHO200\n\n高温\n氧\n化\n炉\n\n碳化硅高温\n氧\n化\n为\n碳化硅特\n有\n工\n艺\n\n用\n于\n制\n备\n碳化硅\n器件的极氧\n化层\n\n栅氧\n工\n艺需\n面\n对\n碳\n\n原子\n的\n反\n应\n \n形\n成碳相关\n杂\n质\n \n高温\n氧\n化工\n艺\n\nTIP\n\n此\n外\n还\n有\n碳\n膜溅\n射\n仪\n等\n建立\n碳化硅工艺\n线\n所采用\n的\n关键\n设备\n\n很\n长一\n段\n时间基\n本\n\n被国外公\n司\n所\n垄\n断\n\n现\n在\n这些\n设\n备\n交期\n\n已经\n达到\n了\n1\n年\n国\n产\n替代\n\n有望\n加\n速\n\n可靠性验证方面\n\n试验标准和评价方法基本沿用\n\n硅器件\n\n尚未有专门针对碳化硅功率器\n\n件特点的可靠性试验标准和评\n\n价方法\n\n致试验情况与实际使用的可靠\n\n性有差距\n66\n\nSiC\n晶圆制造特定工艺\n\n功率器件测试方面\n\n测试设备、测试方法和测试标\n\n准基本沿用硅器件的测试方法\n\n碳化硅器件动态特性、安全工\n\n作区等测试结果不够准确\n\n缺乏统一的测试评价标准\n\n特定\n\n设备\n\n特定\n\n工艺\n\n开\n发\n\n巨\n大的\n投\n入和\n长\n期\n的\n积\n累\n\n碳化硅器件工艺\n\n技术\n水\n平不成\n熟\n\n制\n约\n碳化硅功率器件发\n展\n\n和推广实现\n的技术\n瓶颈\n\n高\n温\n大\n剂\n量高\n能离\n子\n注入\n工艺\n超\n高\n温退火\n工艺\n\n深\n槽\n刻蚀\n工艺\n\n高质量\n氧\n化\n层\n生长工艺\n\n碳化硅功率器件\n存\n\n在不同\n程\n度高\n温和\n\n长\n期\n工\n作\n条\n件\n下\n可\n\n靠\n性\n低的\n缺陷\n\n对于\nMO\nS\nF\nE\nT\n部件\n而\n言\n,\n栅\n氧\n的质量\n直接影响沟\n道\n的\n迁移\n率\n\n和\n栅\n极\n可\n靠\n性\n，\n由于\n碳化硅材料中同时\n存\n在\n有\n硅\n和\n碳\n两\n种\n\n原子\n。因\n此\n需要特\n殊\n的\n栅介\n质生长方法\n\nTIP\n刻蚀\n \n碳化硅\n对\n化\n学溶剂\n是\n惰\n性\n的\n\n只\n有\n干蚀刻\n是\n可行的\n\n掩膜\n材料\n\n掩膜蚀刻\n选择性\n\n蚀刻\n速\n率\n\n侧壁\n粗糙度\n\n气体混合\n物\n\n侧壁斜\n率的控制\n\n存\n在\n开\n发需求\n\n活性离\n子\n蚀刻\n（\nR\nI\nE\n）\n常\n用\n于\n在\nSiC\n中形成\n\nMesa\n结\n构\n和\n沟槽\n\n为\nSi\n开发的商用\nRIE\n系统\n\n可用于蚀刻\nSiC\n\n蚀刻气体系统\n\n氟基\n \nSF6\n、\nCF4\n、\nNF3\n、\nBF3\n、\n\nCHF\n\n氯基\n \nCl2\n、\n \nBCL3\n、\nSiCL4\n\n溴基\n \nBr2\n、\nIBr\n\n蚀刻速率与\nSi\n相比相对较\n\n低\n\n常使用\nO2\n和\nAr\n \n提高碳原子的去除率以促\n\n进蚀刻\n\n调整压力、\n \n气体流量和射\n\n频功率以优化蚀刻过程\n\n电感耦合等离子体\nRIE\n\n（相当于传统\nRIE\n）\n \n蚀刻速率提高\n \n用于更深的蚀刻\n\n光刻胶掩模对\nSiC\n的选择\n\n性低\n\n使用\nAl\n和\nNi\n、\nITO\n和\nSiO2\n\n掩模\n\nAl\n掩模\nRIE\n形成非挥发性\n\nAl2O3\n\n吸附\n在蚀刻表面充当\n微\n掩\n\n膜\n \n导致\n明显\n的表面\n粗糙\n化\n\nH2\n气流会\n减少微\n掩模\n \n蚀刻速率和选择性会降低\n\n掩膜\n \nSiO2\n \nAl\n \nNi\n \nResist\n \nITO\n\n氟\n基\n\nR\nI\nE\n\n0\n.\n8\n-\n3\n \n5\n-\n30\n \n>\n50\n \n<\n0\n.\n5\n \n10\n-\n20\n\n氯\n基\n\nR\nI\nE\n\n4\n-\n15\n \n2\n-\n10\n \n-\n \n<\n0\n.\n8\n \n3\n-\n10\n低光\n刻胶\nSiC\n选择性\n需要\n\n光\n刻图\n案\n化\n“硬掩膜\n”\n用于\nSiC\n蚀刻\n\nU\nV\n \nl\ni\nght\n\nG\nl\nass\n \npl\na\nt\ne\n\nOp\na\nqu\ne\n \np\na\nt\ne\nrn\n\nP\nhotol\ni\nthogr\na\nphy\n\nmas\nk\n\nExpo\nse\n\nPa\ntt\ne\nrn\ne\nd R\nesis\nt\n\nD\ne\nv\ne\nlop\n\nEt\nc\nh\n \nmas\nk\ni\nng\n \nma\nt\ne\nr\nia\nl\n\nU\ns\ntr\ni\np\n \nR\nesis\nt\n69\n\nSiC\n晶圆制造工艺\n\n使\n用\nC\nr\n/\nA\nl\n掩膜\n的\nRIE\n\n产生\n0\n.\n7\num\n深\n的\nSiC\n垂\n直\n侧壁\n沟槽用于注入\n \nCr\n有助于金属层粘附到\nSiC\n表\n\n面\n\n双层抗蚀剂轮廓确保\nCr\n-\nAl\n剥\n\n离\n\n优化\nRIE\n设置以消除微掩模和\n\n垂直侧壁轮廓形成\n\n垂直侧壁轮廓可最大限度地减\n\n少不良的侧壁注入\n\n利用与晶体取向相关的\nSiC\n氧\n\n化速率进一步防止不必要的侧\n\n壁注入\n70\n\nSiC\n晶圆制造工艺\n\n欧姆接触\n\n由于\n高\n肖\n特\n基势\n垒\n高度\n\nSiC\n金属\n接\n触\n在\n沉积后\n不\n是\n欧姆\n接\n触\n\nV(V)\n\nSiC\n带隙宽\n \n沉积\n后\nSiC/\n金属界\n面\n处\n \n高\n肖特基势\n\n垒\n高度\n\n金属\n沉积\n后退火\n\n(\n通\n常\n在\n900\n-\n1000\n℃\n进\n行\n)\nSiC\n中形成\n欧姆\n接\n触\n\n金属\n与\nSiC\n的反应降低\n了\n\n肖特基势垒\n的高度或厚度\n\n重\n掺\n杂\n的\nSiC/\n金属界\n面\n \n为\n载流子\n隧\n穿\n(\n接\n触\n)\n \n创\n造\n\n了\n更\n薄的\n势垒\n\nNi\n常\n用于\nn\n-\nSiC/\n金属\n接\n触\n\nAl/Ti\n合\n金\n常\n用于\np\n-\nSiC/\n金属\n接\n触\n\np\n-\nSiC/\n金属\n中形成\n欧姆\n接\n触\n\n更\n难\n\n(\n较\n高\n肖特基势垒\n高度\n)\n71\n\nSiC\n晶圆制造工艺\n\n同时形成\nn\n型和\np\n型的低电阻率\n\n硅化镍欧姆接触简化了制造\n\n50\n-\n100nmNi\n厚度\n \n厚\nNi\n层较为粗糙薄\nNi\n层电阻较大\n\n900\n-\n1000\n℃\nR\nTA\n烧结\n \n优化的\n升\n温速率产生\n更\n平\n滑\n的\n低\n电\n阻\n\n欧\n姆\n接触\n\n厚\n覆盖金属沉积\n \n降低表\n面\n粗糙\n度\n适\n应\n引线键\n合\n\nN\n源\n极\n和\np\n栅极\n同时形成\n欧\n姆\n接触\n72\n\nSiC\n晶圆制造工艺\n\n离\n \n子\n \n注\n \n入\n\n碳化硅扩散温度远高于硅\n\n无法使用扩散工艺\n\n只能采用高温离子注入的方式\n\n离子注入成为唯一的\nSiC\n制造掺杂方法\n\nSiC\n很强的\n化\n学键致其扩散掺杂不现实\n\n低\n于\n1800\n℃\n的掺杂剂扩散\n可\n以忽略\n\n缺\n乏掩蔽\n层\n材料\n+\n大\n于\n1800\n℃\n时\n会\n产生缺陷\n\nSic\n离子注入通常在高温下进行\n\n最\n大\n限\n度\n地\n减\n少离\n子\n轰\n击\n对\n晶\n格的破坏\n\n特\n别是对于良好的\n欧姆\n接\n触\n特性\n所需的\n高\n掺杂\n密度\n\n*\n离\n子\n注\n入\n前\n \n*\n400\n℃\n离\n子\n注\n入后\n\n高\n \n温\n \n退\n \n火\n \n工\n \n艺\n \n进\n \n行\n \n修\n \n复\n\n在\nA\nr\n中\n1600\n \n-\n \n1700\n℃\n的注\n入\n退火\n\n使\nSiC\n表面再结晶并电激活掺杂剂\n\n*\n在没有保护帽层的情况下进行\n\np+\n离子注入后退火，由于\nSi\n脱附\n\n和表面原子的迁移导致表面退化\n\n*\n具有碳保护帽层的\np+\n离子\n\n注入后退火：表面形态非常好\n\nTIP\n\n碳\n保护帽\n可以通过\n射频溅射\n或光\n刻\n胶\n的\n石墨\n化形成\n\n碳保护可以通过灰化\n(O2\n等离子\n)\n或\n700\n-\n800℃\n氧化去除\n73\n\n离子注入和随后的退火会产生降低器件性能的缺陷\n\n缺陷\n \n复\n \n杂\n \n的\n \n点\n \n状\n \n缺\n \n陷\n\n堆\n \n垛\n \n层\n \n错\n\nL\no\nca\nl\ni\nz\ne\nd\n \nl\ne\nv\ne\nl\ns\n\n(\n浅或深\n)\n\n新\n \n的\n \n位\n \n错\n\n基\n \n面\n \n位\n \n错\n \n环\n \n现\n \n有\n \n位\n \n错\n \n的\n \n移\n \n动\n\nNSi\n \nSourCe\n\nn\n-\nSource\nGate\n \nGate\n\nImplant\n01.64 um\n\n0.89\n\nn\n-\nchannel\n\n1.0kV 12.1mm\n×\n25.0k SE(U)\n\nion implanted p\n-\nGate Reglan\n\nstraggle\n\n2.00um\n\nunder\n\ncutting\n\nym\n\nHeglor\n\n*p\n沟道中重掺杂\np+\n注入栅极区域的横截面\nSEM\n图像\n\n如何改进\n?\n\n·\n \n开发可制造的高质量室温大剂量离子注入\n\n·\n优化退火升温速率和整体注入工艺\n \n最大限度地减少缺陷产生\n\n·\n优化离子注入和退火\n \n尽量减少对晶圆平面度的影响\n74\n\nSiC\n晶圆制造工艺\n\n栅极氧化\n\n对于\nMOSFET\n部件而言，栅氧的质量\n\n直接影响沟道的迁移率和栅极可靠性\n\nsic\n-\n \nSiO2\n界\n面质量\n\n差\n\n降低沟\n道\n迁移率\n\n导致\n阈\n值电\n压\n不稳\n\n定\n\n电子通过\nSiC\n-\nSiO2\n界\n面的\n狭窄\n\n势垒\n \n从\n导\n带隧\n穿到\n氧\n化\n物\n中，\n\n这些\n电子在\n \n栅\n极氧\n化\n物\n中被\n捕\n\n获\n会\n降低迁移率\n\n并\n导致\n阈\n值电\n压\n不稳定\n。\n\nMicroscopic\n\nProblems\n\nC\n-\n \nC\n \nBonds\n\nSi\n-\n \nSi\n \nBonds\n\nDangling\n \nBonds\n\nS\na\niO2\n\nTransition\n\nSiC\n\nMacroscopic\n\nProblems\n\nSurface\n \nRoughness\n\na\nt\n \nOx\nide/Semi\n \nInterf\nac\ne\n\nD\ne\nv\ni\nc\ne\n-\nL\ne\nv\nel\n\nP\nr\no\nb\nle\nm\ns\n\nOxide\n\nN+\n \nSource\n\nImplanted\n\nMOSFET\n \nChannel\n\nResistance\nN\n-\n \nDrift\n \nRegion\n\nN+\n \n4H\n-\nSiC\n \nSubstrate\n\nP\n-\nWell\n75\n\nSiC\n晶圆制造工艺\n\nSiC\n \nMOSFET\n \n中阈值电压不稳定性\n\n是由氧化物陷阱引起且具有不良后果\n\nThreshold\n \nVoltage\n \n(\nVr\n)instability\n \nPositive\n \nVr\n \nShift: Conduction loss\n\nNegative\n \nVr\n \nShift: Normally\n-\non\n\n与\nSi\n一样\n\n栅\n极\n热\n氧\n化\n过程\n涉\n及\n到\n氮\n化\n物\n的\n退火\n问题\n\n1175C\n\n950C\n\n23C\n\n17C/mi\n\nn\n\n30min\n \n3C/min\n\nOxidation\n\nTime to target\n\nTox\n\n30min\n\nDry\n \nor\n \nWet\n\nOxidation\n\nAr\n/N2.\n\nannealing\n \nWet\n \nre\n-\noxidation\n\n3C/min\n\n3\n \nhr\n\n17C/min\n76\n\nSiC\n晶圆制造工艺\n\n·\n去除氧化物\n/\n界面上多余的碳\n\n·\n提高介电性能和可靠性\n\n·\n在相同的氧化温度下进行\n \n在惰性气体中退火\n\n(\nAr\n/N2\n后氧化\n)\n\n氧化\n\n·\n牺牲\n热\n氧\n化\n\n·\n低温湿法氧化\n(950\n°\n℃)\n\n·\n额\n外的\n氧\n化可以\n忽略\n不计\n\n·\n减少接近中间间隙的界面态密度\n\n·\n改\n善了\n沟\n道\n的流\n动\n性\n\n·\n无论干氧化还是湿氧化，最终\nDit\n相似\n77\n\nSiC\n晶圆制造工艺\n\n透明的晶圆\n\n光\n刻工艺\n难\n以\n适\n应\n\n各\n设\n备\n传送、\n取\n片\n难\n以定\n位\n\n使\nCD\n-\nSEM\n和计量测量变得复杂\n\n因为焦平面是用光学显微镜来确定的。\n\nSiC\n晶圆相对缺乏平整度\n\n使\n光\n刻和\n其\n他加工变\n得\n复杂\n\n特\n别\n是高\n压\n设\n备\n(\n厚\n漂\n移外延层\n)\n\n*\n \n具\n \n体\n \n内\n \n容\n \n见\n \n：\n \n(\n \n有\n \n需\n \n求\n \n可\n \n领\n \n取\n \n)\n\n《\nSCPowerDevces:Market,Appicatons\n\nand/\nntoductionto\n \nfabrcation\n》\n—\n \nDr\n\nvciorVeliadis\n\n碳化硅裸芯片\n做好结构的晶圆\n\n根据用途进行封装\n\n形成分立器件或者功率模块\n\n封装\n \n后段工艺\n\n-\n碳化硅晶\n圆\n-\n-\n电\n力\n电子\n模\n组\n-\n \n-\n碳化硅\n器件\n-\n \n-\n碳化硅\n芯\n片\n-\n78\n\n*\n附录：国内企业盘点\n\n企业\n \n地址\n \n类型\n\n比\n亚迪\n半导体\n \n宁\n波\n \nIDM\n\n中\n车\n时\n代\n \n湖南株洲\n \nIDM\n\n泰科天润\n \n北京\n、\n浏阳\n \nIDM\n\n三\n安\n集成\n \n福建\n、长\n沙\n \nIDM\n\n中电\n五十五\n所\n \n南京\n \nIDM\n\n基\n本半导体\n \n深圳\n \nIDM\n\n世纪金\n光\n \n金\n华\n \nIDM\n\n中\n科汉韵\n \n江苏徐州\n \nIDM\n\n华\n瑞\n微\n \n安徽滁州\n \nIDM\n\n绿\n能\n芯\n创\n \n山东淄博\n \nIDM\n\n华\n润\n微\n \n重庆\n \nIDM\n\n扬杰科\n技\n \n扬州\n \nIDM\n\n斯\n达\n半导体\n \n嘉兴\n \nIDM\n\n士兰\n微\n \n厦门\n \nIDM\n\n企业\n \n地址\n \n类型\n\n长\n飞\n先\n进半导体\n \n芜湖\n \n代\n工\n\n瞻\n芯\n \n浙江义乌\n \nIDM\n\n积\n塔\n半导体\n \n上海\n \n代\n工\n\n中芯\n绍兴\n \n绍兴\n \n代\n工\n\n方\n正\n微电子\n \n深圳\n \n代\n工\n泛半导体行业\n\nCIM\n整体解决方案提供商\n\n一图搞懂碳化硅\n\n模块封装篇\n\nCIM: Computer Integrated Manufacturing\n的缩写，指计算机集成制造\n\n泛半导体行业\n\nCIM\n整体解决方案提供商\n上海铠铂云信息科技有限公司\n \n-\n \nConfidential\n\n封\n装\n \n芯片\n到\n应\n用\n的\n重\n要一\n环\n\n多\n芯\n片\n并\n联封装满足\n\n更\n高\n功\n率的重要\n手段\n\n现有封装技术大多沿用\nSi\n基器件类似封装，\n \n当\n\n面对大功率需求的时候，多芯片并联功率\n \n模\n\n块设计开始遇到问题，传统的基于\nSi\n基的\n \n模块\n\n设计并不完全适用于\nSiC\n模块的设计。\n\n分\n立\n器件\n\nSBD\n \nMOSFET\n\n*\n封装\n技术\n和\nSi\n器件\n \n一\n \n样\n\n分\n立\n器件\n\n混\n合\n模块\n \n全\nSiC\n模块\n\n*\n封装技术和\nIGBT\n模块一样\n \n*\n研发新型功率模块封装技\n\n术\n\n充分发挥\nSiC\n器件特性优势\n\n“来源：驱动视界\n\n(\n中车\n/\n戴小\n平\n)\n\n芯\n \n片\n\n衬\n \n底\n\n基\n \n板\n\n热\n \n沉\n\n相邻\n层\n次之间\n的\n\n互\n \n连\n \n焊\n \n料\n\n芯片\n正\n面的\n输\n入\n输出端与引脚之间采\n用\n\n引\n \n线\n \n键\n \n合\n \n实\n \n现\n \n互\n \n连\n\n芯片\n背\n面到\n热沉\n的\n连接\n是\n\n热\n \n量\n \n传\n \n导\n \n的\n \n主\n \n要\n \n通\n \n道\n\n传统\nSi\n基\n功率\n模\n块封\n装\n \n顶盖\n\n硅凝胶\n\n外壳\n\n端子\n\n芯片\n\n焊料\n\nDBC\n\n焊料\n\n基板\n\n晶体管\n\n二极管\n\nSiC\n功率模块封装新要求\n\n为耐受更高结温\n\n所有结合面\n熔\n点从\n200\n℃\n提高到\n400\n℃\n以上\n\n封装总\n体散热能\n力\n提高\n3\n~\n7\n倍\n\n以便在更小的体积下耐受相当的耗散功率\n\n连接的\n剪\n切\n力\n值要\n从\n30MP\na\n提高到\n6\n0MP\na\n\n以上\n\n从而可而射受宽幅热冲击和热电联合功率循环，保证可靠性和寿命\n\n连\n接面的电\n阻值要\n小\n，\n以\n便\n耐受较高的电流\n\n要求更\n小的封装体\n积，\n有\n助于进二步\n\n提高功率密度并降低杂散电感，适应更高的开关频率\n\n“\n《\n碳化硅器件\n挑战\n现有封装技术\n》\n\n曹建武\n罗\n宁胜\n等\n81\n\n碳化硅模块封装的主要难度\n\nSiC\n器\n\n件\n\n高\n频\n特\n性\n\n结电\n容\n小\n\n栅极\n电\n荷\n低\n\n开关速\n度\n快\n\n开关过程中电压\n/\n\n电流\n \n随时间的变\n\n化率极大\n\n(dv/dt\n和\ndi/dt)\n\n极易\n产生电压过\n冲\n和\n振荡\n现\n象\n\n造\n成\n器件\n电压应\n力\n、损\n耗\n的\n增\n加和电\n磁\n\n干\n扰问题\n \n严重时甚\n至\n会引起功\n率\n器件\n的\n\n误开关\n\nSiC\n功\n率\n器件对寄\n生电\n容\n和\n寄\n生电\n感更\n加\n\n敏感\n\nS i C\n \n器\n \n件\n \n可\n\n在\n \n更\n \n高\n \n温\n\n度\n \n下\n \n工\n \n作\n\n在\n \n相\n \n同\n \n功\n \n率\n \n等\n \n级\n下\n\nSIC\n功率模块较\n51\n在体积上大幅降低\n\n对\n \n散\n \n热\n \n的\n\n要\n \n求\n \n更\n \n高\n\n如果\n工作时的温度过高\n \n：\n\n引\n \n起\n \n器\n \n件\n \n性\n \n能\n \n的\n \n下\n \n降\n\n不\n同封装\n材料热\n膨胀\n系\n数\n（\nCTE\n）失\n配\n\n界\n面\n处\n存在的热应力\n\n机械\n失\n效\n \n热\n管理失\n效\n\n热\n膨胀系数\n不\n匹\n配\n引\n\n起\n \n局\n部\n热应\n力\n过\n大\n\n引线脱\n\n落\n\n焊层疲劳\n\n干裂\n \n基板破裂\n\n封装体与环境对流换热不\n\n充分，\n \n导致结温迅速上升\n\n结温超标\n \n击穿\n \n信号失真\n\n“\n图源\n《\nSiC\n功率模块封装\n及\n可\n靠\n性\n》\n\n中\n南\n大\n学\n&\n长沙安牧泉智能科\n技有\n限公司\n/\n朱文辉\n\nT1P/\n小结\n\n寄生参数过高\n\n散热效率差\n\n引线键合\n\n单边散热\n\n无引线互连\n\n双面散热技术\n\n选用导热系数\n\n更好的衬底材料\n\n。。。。。。\n\n芯片互连\n\n芯片焊接\n\n散热设计\n\n设计满足各种应用需求的封装\n\n本质上是芯片布局成电路和散热技术\n\n开发不同的模块封装技术\n\n提升模块性能\n\n降低杂散参数\n\n增强高温可靠性\n\n引线键\n合\n\n复杂\n内\n部\n互\n连结构\n \n较\n大的\n寄\n生电\n容\n\n较\n大的\n寄\n生电\n感\n\n可\n靠\n性\n问题\n82\n\n碳化硅模块封装典型案例\n\nDCMTM1000\n\nDi\nr\ne\nc\nt\n \nC\noo\nle\nd\n \nM\no\nl\nd\ne\nd\n\n•\n \n铜\n底\n板\n直接\n水\n冷\n\n•\n \n铜绑\n定工艺\n\n•\n \n环氧\n树脂\n封\n装\n\n•\n \n芯片\n银烧\n结\n\n•\n \n灵\n活\n半\n桥\n结构\n\n•\n \n平\n台\n化设计\n\n技术\n1\n \nDanfoss\n \nBond\n \nBuffero\n \n“绑定缓冲层”\n\n金属铜\n+\n银烧结工艺\n\n烧结到\n芯片\n的上\n表面\n\n在铜缓冲\n层\n上实现铜绑定\n线工\n艺\n\n解决了芯片表面金属化铝层\n \n不能很\n\n好的与铜键合的问题\n\n(\nB\nuffe\nr\n层\n非常\n厚\n)\n \nsinter\n \nlayer\n\n*\n图源：\n \nDanfoss&\n公众号：\n \nIGBT\n应用之家\n \n来源：《车规级功率模块概览\n-\nDanfoss\n\nDCM\n1000\n》\n\n详见公众号：\n \nIGBT\n应用之家\n/\nTristans\n\n•\n \nD\nBB\n技术\n使\n功\n率\n循\n环\n能\n力\n，\n比\n铝\n线\n绑\n定的\n功\n率\n模块\n高\n1\n5\n倍\n\n•\n \n这允许\n在\n更\n高的结\n点温\n度下\n运\n行\n，而不需要降低电流\n\n•\n \n这\n种增加\n的\n功\n率\n循\n环\n能\n力\n，\n使\n得\n优\n化\n半\n导体区\n域\n的\n尺寸\n成\n为\n可\n\n能\n\n•\n \n从\n而提高\n功\n率密度、热稳定\n性\n、\n使\n用\n寿\n命、可\n靠性\n以及解\n\n决方\n案\n的成本效\n益\n\nBondBuffer\n技术\n2\n \nShowerPowero\n \n特殊的铜底板直接水道散热技术\n\n散热结构与铜底板是集成在一起\n\n优化设计的水道结构来提高散热效率\n\n模块的水道采用纵向水流设计\n\n每个模块的的冷却水流是并行流动\n\n因此\n不\n存\n在单\n个模块因为位于出\n水\n口位置\n\n冷却\n液过热\n致\n结温\n偏\n高\n而\n成\n为瓶颈\n的\n问题\n\nDCMTM\n封装的水道是直接铸造成型\n\n采用了化学镀\nNiP\n的工艺增强防腐性能\n\n“来源：《车规级功率模块概览\n-\nDanfoss\n\nDCM1000\n》\n\n详见公众号：\n \n1GBT\n应用之家\n/\nTristans\n\ndouble\n \ngasket\n \ncoolant\n \noutlet\n\n3\n-\nmeander\n \nof\n\nP3D8\n \nstructure\n\nCoolant\n \ninlet\n\n每个\n模块有\n三个\n并行\n关系冷却液通\n道\n\n每个\n模块的\n水流通\n道\n也\n是\n呈\n并行\n关系\n\n结构非常\n紧凑\n，有利于降低模块的\n\n杂\n散\n电\n感\n，进\n而\n降低\n系\n统杂\n散\n电\n感\n\n“\n图\n \n源\n \n：\nD\n \na\n \nn\n \nf o\n \ns\n \ns\n\n散\n热\n系统\n的特\n殊\n设计\n，也很大\n的\n优\n化\n了系统\n热\n阻，提\n高产\n品性\n能\n\n实现\n了更\n高的\n功\n率密度\n，增\n加\n了系统\n的\n使\n用\n寿命\n\n消\n除\n了对\n热\n界\n面材料的\n需求\n\n减少了\n实现\n理想\n输\n出所需\n的半导体面\n积\n\n比标准\n冷却\n效率\n更\n高、低压\n降差\n、均匀\n冷却\n\n寿命可靠性提升\n\n功率循环能力增强\n\n支持更高的工作结温\n\n改善芯片表面温度分布\n \n提高可\n\n靠性\n\n改善芯片表面电流分布\n \n提高过\n\n流失效短板\n\n提高短路能力\n\n降低短路失效风险\n\nDCMTM1000\n\n*\n来源：《车规级功率模块概览\n-\nDanfoss\n \nDCM\n1000\n》\n\n详见公众号：\n \n1GBT\n应用之家\n/\nTristans\n84\n\n碳化硅模块封装典型案例\n\nSEMIKRON\n\ninnovation+servic\n\ne\n\neMPack\n⁰\n系列车规级碳化硅功率模\n\n块\n\nSEMIKRON\n \neMPack\n \n-\n采用\nDPD\n技术车规级功率模块\n\n*\n来源：\nSEMIKRON\n\nCustoner spedfe coole aptions.\n\nBg closed aluminium coolar\n\n·\n \n基于\n单一\n模块\n的\n概念\n\n·\n \n为\nED\nS\n逆变器架构开发\n\n·\n \n封装兼容\n750V/1200V\n的电压等级\n\n·\n \n最大输出电流\n900A\n\n·\n \n功率范围从\n100kW\n到\n750kW\n\n·\n \n涵盖\n400V\n和\n800V\n的电池系统应用\n\n·\n \n可依据客户的需求进行定制\n\n*\n如\n模块芯片可\n选择\nIGBT\n或\nSiC\n \nMOS\nF\nET\n\n散热\n器可\n选\nP\nIN\nF\nIN\n或传统的\n铝散热\n器\n\n*\n图源：\n \nSEMIKRON\n\nauxiliary\n \npins\n\n+DC\n \nterminal\n\n-\nDC\n \nterminal\n\nplastic\n \ncover\n\nisolation\n \nfoil\n \nBaseplate\n \nwith\n\nPinFins\n\nAC\n \ntermina\n\ne\nM\nP\na\nck\n模块的\n引脚\n布局图\n\n“\n来源：\n \nSEMIKRON\n85\n\n一\n\ng\nask\ne\nt\n\n3x\n \nM5\n \nthreads\n \nfor\n \nDC\n\nterminal\n \nscrews\n \n8x\n \nM4\n \nthreads\n \nfor\n\nPinFin\n \ncooler\n\nscrews\n\nthread\n \nfor\n\nhose\n \nconnector\n\n3x\n \nM5\n \nthreads\n \nfor\n\nAC\n\nterminal\n \nscrews\n\nDC\n-\n\n、\n\nDSS T\nechno\nl\nogy\n\nD\noub\nl\ne\n \nSi\nnte\nri\nng\n\nSint\ne\nr\n \nj\noint\n \nto\n \nD\nBC\n\n+\n\nSint\ne\nr\ned flex l\na\nye\nr\n \non\n\ntop\n\nSKiN\n \nTechnology\n\nDSS\n \ntechnology\n\n十\n\nIntegrated sintered cooler\n\n技术\n1\n \n双\n \n面\n \n烧\n \n结\n \n技\n \n术\n\nDouble Sided Sintering,\n \nDSS\n\nDirect\n\nPressed\n\nDie\n\nTechnology\n\nm\nDirect\n \nPressed\n\nDie(DPD)\n\nDSS technology\n\n+\n\nPressing on top of\n\nchips\n\n‘\n \n图源：\n \nSEMIKRON\n\n技术\n2\n\n芯\n \n片\n \n直\n \n接\n \n压\n \n接\n \n技\n \n术\n\nDirect Pressed\n \nDie, DPD\n\nD\nC\n-\n、\n\nTOP\n \nSwitch\n \nBOT\n \nSwitch\n\nPower\n \nchips\n \nPower\n \nChips\n\nDBC\n \nSubstrate\n\nHeatsink\n\n低\n \n杂\n \n散\n \n电\n \n感\n \n设\n \n计\n \n—\n \n—\n \n3 D\n \n-\n \nD S\n \nS\n \n设\n \n计\n\n“\n来源：\n \nSEM!KRON\n双面\n烧\n结技术对于\ne\nMP\nA\nC\nK\n并\n不是一\n项新\n技术\n\n早\n在\n2011\n年\n塞米\n控\n就\n在\nS\nK\ni\nN\n模块\n上\n实现\n了\n该\n方\n案\n\nS\nt\na\nnd\na\nrd T\nec\nhnology\n \nSi\nngl\ne\n \nSi\nd\ne\nd\n \nSi\nnt\ne\nr\ni\nng\n\n（\nSSS\n）\nT\nec\nhnology\n\nDoubl\ne\n \nSi\nd\ne\nd\n \nSi\nnt\ne\nr\ni\nng\n\n（\nD\nSS)\nT\nec\nhnology\n\nT1P\n\n在\n提\n高\n模\n块\n可\n靠\n性\n的同时，\n实现了\n超\n低的热阻\n和\n杂\n散\n电\n感\n\n包括\n端\n子在内的低至\n2\n.\n5\nnH\n封\n装\n杂\n散\n电\n感\n\n采用\nD\nP\nD\n技术，热阻低\n；\n灵\n活\n的\n冷却\n器\n布\n置\n\n大\n幅\n延长\n使\n用\n寿命\n至\n传统模\n块\n的\n十\n倍\n以上\n\nHybridPACKTM\n \nDrive\n \nCoolsicTM\n\n针\n对\nE\nV\n开\n发的碳化硅\n模\n块\n产品\n\n尺寸\n和\n管\n脚\n兼容\nIGBT\n \nSiC\n\n适用于\n高\n压\n电\n池\n电\n动汽车\n、\n插\n电\n式和\n全\n混合\n动力汽车\n\nHybr\nidP\nA\nC\nK\nT\nM\n \nDr\ni\nv\ne\n\nCoolSiCT\nM\n \nMO\nS\nF\nE\nT\n\nfo\nr\n \nr\ne\nar\n \nax\nle\n\nFo\nc\nu\ns\n \non\n \nR\na\nng\ne\n \nSiC\n\nC\nutl\n \nL\na\nr\nge\n \nbatte\nr\ny\n \nSiC\n\nS\nma\nll\n \nbatte\nr\ny\n \nI\nQ\nT\n\nHybr\nidP\nA\nC\nK\nT\nM\n \nDr\ni\nv\ne\n\nIGB\nT\n \nfo\nr\n \nf\nr\no\nnt\n \nax\nle\n\nFo\nc\nu\ns on\n \nc\no\nu\nnt I\nQ\nT\n\nDet\na\nils\n \nDBC\n \ns\nub\nstr\na\nte:\n\nCross\n-\nSe\nc\ntion\n \nopti\nca\nl\n \nv\niew\n\nB\n6\n全\n桥模块\n\nV\nbr=\n1200V\n;\n输\n出功\n率\n可随芯\n片\n数\n量\n而扩展\n\n直接\n冷却\n的\np\ni\nn\n-\nf\ni\nn\n底板\n\nH\nybr\ni\nd\n-\nPACK\nT"\n \nDr\ni\nv\ne\n:\n\n与\nIG\nBT B\n6\n模块\n封装相\n同\n\nFS03MR12A6MA1B\n\n1200\n \nV/400A\n \n(8\n \nc\nh\ni\np\ns\n \np\ne\nr\n \ns\nw\ni\nt\nc\nh\n)\n\nRD\nS(\nO\nN)\ntyp\n.2.75\n \nm\nQ\n\nFS05MR12A6MA1B\n\n1200\n \nV1200A(4\n \nc\nh\ni\np\ns\n \np\ne\nr\n\ns\nw\ni\nt\nc\nh\n)\n \nRD\nS(\nO\nN)\ntyp\n.5.5\n\nm2\n\n将\n \n电\n \n池 利\n \n用 率 提 高\n \n5\n \n-\n \n1 0 %\n\n更 高 的 功 率 密 度 ，\n \n减 少\n \n系 统\n \n尺 寸\n\n与\nSiIGBT\n相比，在\n轻负载条\n件下的\n\n传导损耗更低，开\n关\n损耗更低\nSiC\n\n1200V\n\nGEN2\n\n750\n \nV*\n\nSiC\n\nGEN1\n\nSi\n|\n\nIGBT\n\nHP\n-\nEasy\n \nHP\n-\nDRIVE\n \nHP\n-\nDSC\n \nBare\n \ndie\n\n*\np\nr\ne\nli\nm\ni\nna\nr\ny\n,\nnon\n-\nb\ni\nd\ni\nng\n \nC\nustome\nr\n'\ns\n \ni\nnteg\nr\nat\ni\non\n \nl\neve\nl\n \npe\nr\n \ncho\ni\nce\n \n*\n图源：\n \nI\nnf\ni\nneon\n\n为了\n获得\n更好\n的\n性能和更\n紧凑\n的方\n案\n尺寸\n\n第\n二代\nCoolSiC\n采用\n双面\n水冷封装\nHybridPACK\n \nDSC\n\n推出全新的碳化硅塑封模块\n\nHybridPACKTU\n \nHybridPACKTW\n \nDSC\n\nMain\n \ninverter\n\nfor\n \neMobility\n,\n\nhybride\n\nElectric\n\nVehicles\n \nand\n\ndrives\n\nDrive\n \nmodule\n\nwith\n \nIGBT\n \nand\n\ndiode\n\nAutomotive\n\nqualified\n\nPower\n\nmodule\n \nfor\n\nHybrid\n-\n\nand\n \nElectric\n\nVehicle\n\napplication\n\ns\n\nInfineon's\n \nnew\n\ninnovative\n\nsolution\n \nfor\n \nthe\n\nmain\n \ninverter\n \nof\n\nhybrid\n \nand\n\nelectric\n\nvehicles\n \n(IGBT\n\nmodule)\n\nApplication:\n\nMain\n\ninverter.\n \nonboard\n\ncharger\n \nand\n\nauxiliaries\n\nAutomotive\n\nqualified\n\nIncreased\n \npower\n\ndensity\n \ndue\n \nto\n\ndouble\n-\n \nsided\n\ncooling,\n \nhigher\n-\n\ntemperature\n\noperations\n \nand\n\nlower\n \nlosses\n\nMold\n\nComp\n\nourd\n\nStructure\n \nof\n\nHybridPACK\n""\n \nDSC\n\nIn\nfi\nn\neo\nn\n \nHybr\nidP\nA\nC\nK\n \nD\nSC\n\nDetois\n \nsubstrote:Cross\n-\nSection\n \noptical\n \nwiew\n\nA\nl\n \nw\ni\nr\ne\n \nbond\ni\nng\n\nDB\nCA\nl\n203\n \ns\nub\ns\ntr\na\nt\ne\n \n5AC\n \ns\nold\ne\nr\n除\n此\n之\n外\n\nWolfspeed\n研\n \n发\n \n出\n \n结\n \n温 超\n \n过\n \n2 2 5\n \n℃\n \n的\n \n高 温\n \nSiC\n功 率\n \n模 块\n \n，\n \n并将\n\n功率\n模块的寄\n生电\n感\n降低\n到\n5\n \nn\nH\n。\n\n美国\nGE\n公司\n的\n全球研\n究\n中\n心设计\n了\n一种叠\n层\n母\n线\n结构\n，\n\n构造\n与\n模块重叠并联的传\n导\n路径\n，\n使回路\n电\n感\n降\n至\n4.5\n \nn\nH\n。\n\n德\n \n国\n \nF\nr\nau\nn\nh\nolfer\n研\n \n究 所\n \n采 用\n \n3 D\n \n集\n \n成 技\n \n术\n \n研 制 出 高 温\n \n( 2\n \n0 0\n \n℃ )\n \n、\n\n低\n \n感\n \n(\n \n≤\n \n1 n\n \nH )\n \nS i C\n \n功 率\n \n模 块\n\n瑞士\nA\nBB\n采用\n3D\n封装\n布\n局\n，研制出大功率低\n感\nSiC\n功率\n模块。\n\n瑞士\nETH\n采用\n紧凑\n化\n设计\n，\n优\n化功率\n回路\n，\n\n研制出\n寄\n生电\n感\n≤\n1n\nH\n的\n低电\n感\nSiC\n功率\n模块。\n\n日\n本\n尼\n桑\n公司\n基于双\n层\n直接敷铜板\n(\nDBC\n)\n封装\n，\n\n研制出低\n感\nSiC\n功率\n模块\n，\n应\n用\n于车\n用电\n机控\n制\n器。\n\n“换个思路”\n\n由\n于\n功\n率\n芯\n片的生产、设计结构，单个\n\n芯\n片的\n工作\n \n电流\n受限\n，\n为\n获\n得\n更\n大的\n\n电流，需要\n多\n个\n并\n联\n：\n\n◆模块\n，\n芯\n片\n并\n联\n(\n上\n文\n内\n容\n)\n\n分\n立\n器件，外\n部并\n联\n——\n单管\n并\n联\n\nWHY\n \n单管\n并\n联\n\n因\n素\n1\n \n封装简单\n+\n良率高\n+\n供应链安全\n\n分\n立\n器件\n标准封装\n：\n如\nTO\n-\n24\n7\n标准封装\n\n成\n熟工艺：\n良率高，产量大\n\n供\n应\n链安\n全：\n封装兼\n容\n，产能规\n模\n大，\n供\n方\n多\n\nVS\n\n模块\n规\n格\n少\n，可\n选\n型型\n号\n少\n，\n出\n货\n量小\n\n各\n品\n牌\n产品规\n格\n、\n封装\n不\n兼\n容\n，\n供货渠\n道\n单一\n\n分\n \n立\n \n器\n \n件\n \n长\n \n期\n \n具\n \n备\n \n成\n \n本\n \n优\n \n势\n\n无含金属的白色外壳\n\n无大面积的铜基板\n\nDBC\n面积小，无需做复杂电路，良率高\n\n封测比模块简单，良率高，制造成本低\n\n*\n以\nSi\n模块\nVS\n \nSi\n单管整机成本对比为例\n可选择的单管\n \n输出电流\n \n输出功率\n \n匹配车型\n\nIGBT\n\n650V/160A\n \n110/220A\n \nrms\n \n40/80KVA\n \nA00\n\n650V/120A\n \n90/180A\n \nrms\n \n33/66KVA\n \nA00\n\nSiC\n\n1200V/30mQ\n \n60A\n \nrms\n \n30KVA\n \n燃料电池空\n\n压机\n\n1200V/45mQ\n \n55A\n \nrms\n \n27KVA\n\n因\n素\n2\n单管并联功率扩展灵活\n\n*\n来源：\n《\n单管\n封装功率半导体在\nE\nV\n中\n应\n用的\n关键\n技术问题\n》\n\n作\n者\n：晶\n川\n电子\n/\n苏建\n中\n\n单管并联电流组合灵活性\n\n单管并联灵活的结构布置\n\n只更换标准封装的功率器件即可在\n\n一定范围内适配不同整车动力匹配\n\n控制器结构布置不变，有效缩短产\n\n品和工艺开发周期\n\n因\n素\n3\n\n分立器件\n+\n层叠母排，低杂散电感，高\nEMC\n性能\n\n“来源：\n《\n分立\n器件在电\n驱\n系统\n中\n的应用\n》\n\n作\n者：阳\n光电\n动\n力\n\n分立器件并联\n\n采用层叠母排\n\n杂\n \n散\n \n电\n \n感\n \n<\n \n4\n \nn H\n\n高\n频\n振荡幅\n值\n小\n\n高\n频\nEM\nC\n性能优\n异\n\nTIP\n \nSUNGROl\n\n阳光电动力母排自主设计，实现\n>95%\n的重合度\n\n阳光电动力已经批量的分立器件的产品，\n\n均满足带载\nClass\n \n3,\n部分指标达到\nClass\n \n5
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