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          京大等三家開發(fā)成功SiC外延膜量產(chǎn)技術(shù)

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          作者: 時(shí)間:2007-07-10 來源:EEPW 收藏
             京都大學(xué)、東京電子、羅姆等宣布,使用“量產(chǎn)型(碳化硅)生長試制裝置”,確立對(duì)晶圓進(jìn)行大批量統(tǒng)一處理的技術(shù)已經(jīng)有了眉目。由此具備耐高溫、耐高壓、低損耗、大電流及高導(dǎo)熱系數(shù)等特征的功率半導(dǎo)體朝著實(shí)用化邁出了一大步。目前,三家已經(jīng)開始使用該裝置進(jìn)行功率半導(dǎo)體的試制,面向混合動(dòng)力車的馬達(dá)控制用半導(dǎo)體等環(huán)境惡劣但需要高可靠度的用途,“各廠商供應(yīng)工程樣品,并獲得了好評(píng)”。 

              此次開發(fā)的是外延生長薄膜的量產(chǎn)技術(shù)。具體來說,是把市售的直徑為3英寸、厚度為1cm左右的SiC底板削薄后,在上面形成具有高均勻度的SiC外延生長薄膜,再實(shí)施氮(N)摻雜。通過在300mm晶圓制造裝置內(nèi)排列多個(gè)3~4英寸的SiC晶圓,進(jìn)行統(tǒng)一處理,還可實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)?!巴ㄟ^利用東京電子的仿真系統(tǒng),分析1600~1700℃的高溫下氣體的流動(dòng)狀況并進(jìn)行控制,能夠?qū)崿F(xiàn)SiC膜均勻成形技術(shù)”。 

              SiC底板的切割方面,三家以與結(jié)晶面成4度的角度切割SiC底板,形成高品質(zhì)薄膜。過去,以8度的角度切割底板較為常見,以更小的角度進(jìn)行切割時(shí),“極難形成均勻的膜”(京都大學(xué)工學(xué)研究系電子工學(xué)專業(yè)教授木本恒暢),此次這一問題得到了克服。這樣,在使用6英寸等更大的晶圓時(shí),可以從昂貴的底板上切割出更多的晶圓。 

              雖然形成有SiC外延生長膜的SiC晶圓可以買到,但是由于“供貨商只有一家美國風(fēng)險(xiǎn)公司,品質(zhì)上也存在質(zhì)量不均勻問題”,因此三家決定自行開發(fā)。 

              200℃高溫下漏電流仍然較小 

              使用上述晶圓開發(fā)半導(dǎo)體元件的業(yè)務(wù)主要由羅姆負(fù)責(zé)(參閱本站報(bào)道)。目前試制完成的有SiC肖特基勢(shì)壘二極管(SBD)、SiCDMOSFET,以及由二者組成的SiC逆變器模塊等。SiCSBD與以往使用Si的高速二極管相比,擁有即使在200℃的高溫下也很少發(fā)生熱失控和漏電流增大現(xiàn)象,且半導(dǎo)體芯片面積較小的特點(diǎn)?!癝iC元件能夠以5mm見方的芯片處理100~200A的大電流。Si是做不到的”(羅姆研究開發(fā)本部長高須秀視)。 

              SiCDMOSFET也具有在200℃以上的溫度下漏電流小,正向電阻的溫度依賴性小等特點(diǎn)。SiDMOS則存在著在150℃以上的溫度下漏電流激增,正向電阻隨溫度升高增大的問題。 

              另外,SiC逆變器模塊與使用Si芯片的模塊相比,芯片面積僅為后者的1/6,放熱也僅為后者的1/2。因此可以大幅度縮小使用Si芯片所需的大型散熱片,或是驅(qū)動(dòng)更大的馬達(dá)。


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