由愛集微主辦，張江高科協(xié)辦的《后摩爾時代下第三代半導體的技術(shù)趨勢》論壇于上海舉辦，邀請到來自第三代半導體產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)廠商，電動車、快充、新型顯示廠商，以及產(chǎn)業(yè)研究學者，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“泰科天潤”）營銷副總秋琪發(fā)表了主題為《碳化硅芯片制造為啥這么難?》的精彩演講。

據(jù)悉，泰科天潤是國內(nèi)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(nèi)最早實現(xiàn)碳化硅器件規(guī)模化銷售的企業(yè)，該公司目前擁有兩條可以批量化面對市場的碳化硅芯片完整生產(chǎn)線。

作為國內(nèi)銷售規(guī)模最大、器件種類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、碳化硅減薄工藝實操中碰到的問題以及國產(chǎn)SiC的發(fā)展機遇等幾個方面的內(nèi)容進行了分享。

秋琪談到，雖然第三代半導體線寬要求不高，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(shè)計和特殊工藝達到最優(yōu)化，制造難度其實較大，因此第三代半導體廠家會朝IDM的方向發(fā)展。此外，短期內(nèi)需投入的資本規(guī)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高能注入并采用高溫化退火工藝來解決晶格擴散的難題；其次是要通過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(shè)備傳送、取片、干刻、挖槽、甩干、減薄等環(huán)節(jié)的工藝難度。從而導致碳化硅芯片長期處于生產(chǎn)效率低、碎片率高、難以量產(chǎn)的局面。為了確保設(shè)計方案的穩(wěn)定性和一致性，勢必對廠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操難點進行剖析。

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，廠商就需要同時兼顧晶圓整體無破損、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方面。

介于碳化硅的幾大特性，在生產(chǎn)過程中極易出現(xiàn)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(jié)，實際產(chǎn)業(yè)化的過程中需特別注意貼膜撕膜、鍵合結(jié)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、激光退火的問題。”

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(nèi)仍以Si為主，SiC難以實現(xiàn)“取代”，但隨著成本降低，SiC快速切入各應用領(lǐng)域，市場呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長的態(tài)勢，SiC也將逐漸侵占Si市場份額。

現(xiàn)階段，碳化硅主要用于電動汽車、充電樁、光伏/儲能、電源、電機驅(qū)動、UPS以及軌道交通等領(lǐng)域。

目前國內(nèi)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，而SiC MOSFET由于驗證周期長、產(chǎn)品可靠性、客戶信心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特性驗證階段。

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