中國粉體網(wǎng)訊 2020年,當大部分快充電源廠商還在探索65W氮化鎵快充市場時,業(yè)界首款120W氮化鎵+碳化硅快充充電器面世,。正是這款產(chǎn)品,第一次將“碳化硅快充”從設想變?yōu)楝F(xiàn)實,開啟了碳化硅在快充領域商用的大門,。近日,有媒體報道:針對PD快充“小輕薄”的特點,,碳化硅功率器件領先企業(yè)基本半導體在國內(nèi)率先推出SMBF封裝碳化硅肖特基二極管新品,,該產(chǎn)品具有體積小、正向導通壓低和抗浪涌能力強等特點,,能很好地滿足PD快充對器件的特殊需求,。
SMBF封裝碳化硅肖特基二極管(圖片來源:基本半導體)
以碳化硅為代表的第三代半導體材料具備耐高溫、耐高壓、高頻率,、大功率,、抗輻射等優(yōu)異特性,備受行業(yè)關注,,市場前景十分廣闊,。據(jù)國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會委員介紹,國家2030計劃和“十四五”國家研發(fā)計劃均已明確第三代半導體為重要發(fā)展方向,。而國家“新基建”戰(zhàn)略覆蓋的5G基建,、特高壓、城際高鐵和城際軌道交通,、新能源汽車充電樁,、大數(shù)據(jù)中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)都是碳化硅的重要應用領域,。
雖然碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景可觀,,但當前碳化硅產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期,碳化硅技術還不夠成熟,,發(fā)展之路面臨不少阻礙,,比如碳化硅材料市場供不應求,晶圓的良率和成本,、電氣性能和產(chǎn)品性能等存在一些問題,。同時,全球新冠疫情和國際貿(mào)易沖突也給第三代半導體產(chǎn)業(yè)供應鏈帶來了巨大沖擊,。
從國內(nèi)市場來看,,進口品牌憑借先發(fā)優(yōu)勢,壟斷了國內(nèi)碳化硅功率器件大部分市場,。近些年國產(chǎn)品牌逐步崛起,,基本半導體憑借技術優(yōu)勢及產(chǎn)業(yè)布局,依靠持續(xù)的研發(fā)投入和產(chǎn)品迭代,,不斷提升產(chǎn)品性能,,其碳化硅功率器件技術在國內(nèi)處于領先地位。
據(jù)基本半導體的介紹,,碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈包含碳化硅粉體,、碳化硅晶錠、碳化硅襯底,、碳化硅外延,、碳化硅晶圓、碳化硅芯片和碳化硅器件封裝環(huán)節(jié),。其中襯底,、外延片,、晶圓、器件封測是碳化硅價值鏈中最為關鍵的四個環(huán)節(jié),。碳化硅材料的可靠性對最終器件的性能有著舉足輕重的意義,。
在產(chǎn)業(yè)界,碳化硅單晶晶錠的制備有升華PVT,、HT-CVD,、LPE(溶液生長法)三種方法。其中升華PVT是目前最主流的制備方法,,大約95%的商用碳化硅晶錠是由PVT生長,。其過程是將碳化硅粉體放入專用設備中加熱,溫度上升到2200—2500℃后粉體開始升華,。由于碳化硅沒有液態(tài),,只有氣態(tài)和固態(tài),升華后在頂部會結晶出晶錠,。一般地,,五六厘米的碳化硅晶錠形成,需連續(xù)穩(wěn)定生長200-300小時,,由此可見碳化硅晶錠制備速率十分緩慢,,這使得晶錠造價高昂。
基本半導體從產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)探究材料特性及缺陷產(chǎn)生的原因,,與上下游企業(yè)協(xié)同合作提升碳化硅功率器件的可靠性,。據(jù)其介紹,碳化硅晶錠和襯底片中均含有多種晶體缺陷,,如堆垛層錯,、微管、貫穿螺型位錯,、貫穿刃型位錯,、基平面位錯等等。碳化硅晶錠缺陷會極大地影響最終器件的良率,,這是產(chǎn)業(yè)鏈中非常重要的話題,,各襯底廠家都在不遺余力地降低碳化硅晶錠缺陷密度。
襯底片是晶錠切成薄片,,磨平并拋光后得到的產(chǎn)物。襯底片在拋光工藝后獲得良好的表面質量,,可抑制外延生長中缺陷的產(chǎn)生,,從而獲得高質量的外延片。其表面質量包括平整度,、近表面位錯以及殘余應力,。為了在外延生長的初始階段抑制缺陷的產(chǎn)生,,襯底表面必須是無應力和無近表面位錯。如果近表面的殘余損傷沒有被充分的去除,,襯底上的外延生長將導致宏觀缺陷的產(chǎn)生,。所以襯底環(huán)節(jié)的質量水平會嚴重影響后續(xù)的外延生長環(huán)節(jié)的質量水平。
據(jù)了解,,目前碳化硅材料推廣面臨的重要挑戰(zhàn)之一是價格過高,,襯底價格遠高于硅和藍寶石襯底。目前碳化硅襯底的主流直徑只有4~6英寸,,需要更成熟的生長技術來擴大尺寸,,以降低價格。另一方面,,碳化硅位錯密度量級處于102-104,,遠高于硅、砷化鎵等材料,。此外,,碳化硅還存在較大的應力,會導致面型參數(shù)出現(xiàn)問題,。改善碳化硅襯底質量,,是提高外延材料質量、器件制備的良率,、器件可靠性和壽命的重要途徑,。
資料來源:證券時報、基本半導體,。
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安)
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