Микроэлектроника: Сила SiC внутри

Введение: Полупроводниковая революция с использованием карбида кремния

В неустанном стремлении к созданию более эффективных, мощных и компактных электронных систем микроэлектронная промышленность стоит на пороге значительных преобразований, во многом обусловленных появлением передовых материалов. Среди них карбид кремния (SiC) занял лидирующие позиции, обещая пересмотреть границы производительности в мощных и высокочастотных приложениях. Нестандартные изделия из карбида кремния - это не просто дополнительное улучшение; они представляют собой фундаментальный сдвиг, обеспечивая беспрецедентную теплопроводность, более высокую напряженность электрического поля пробоя и более широкую полосу пропускания по сравнению с традиционным кремнием. Эти свойства делают SiC незаменимым материалом для микроэлектронных устройств нового поколения, имеющих решающее значение для различных отраслей промышленности - от автомобильной и аэрокосмической до возобновляемых источников энергии и телекоммуникаций. По мере роста спроса на превосходную производительность, энергоэффективность и надежность работы в экстремальных условиях роль заказных SiC-компонентов, адаптированных к конкретным условиям применения, становится все более важной. В этой статье блога мы рассмотрим преобразующую силу карбида кремния в микроэлектронике, изучим его применение, преимущества, конструктивные особенности и факторы, которые делают надежного поставщика SiC незаменимым для производителей, стремящихся быть впереди в условиях конкуренции. Мы узнаем, почему инженеры, менеджеры по закупкам и технические покупатели все чаще обращаются к специализированным индивидуальные решения на основе SiC для раскрытия новых возможностей в производительности устройств и эффективности систем.

Путь карбида кремния от нишевого материала до краеугольного камня современной микроэлектроники - свидетельство его исключительных характеристик. Его способность работать при более высоких температурах, напряжениях и частотах открывает двери для инноваций, которые ранее были недостижимы для технологий на основе кремния. Для компаний, занимающихся производством полупроводников, силовой электроники и других отраслей, понимание и использование возможностей заказных SiC уже не является чем-то необязательным, а представляет собой стратегический императив для будущего роста и технологического лидерства.

Расширяющаяся роль SiC в микроэлектронике: Разнообразные применения

Уникальные электронные и тепловые свойства карбида кремния способствовали его применению в различных областях микроэлектроники, кардинально изменив способы управления, преобразования и контроля энергии. Его превосходные эксплуатационные характеристики особенно важны в секторах с высоким спросом.

• Силовая электроника: Устройства на основе SiC, такие как МОП-транзисторы, диоды Шоттки и силовые модули, совершают революцию в области преобразования энергии. Они позволяют значительно повысить частоту переключения и рабочую температуру, что ведет к созданию более компактных, легких и эффективных источников питания, инверторов и преобразователей. Это очень важно для электромобилей (EV), систем возобновляемой энергетики (солнечные и ветровые инверторы) и промышленных электроприводов. Спрос на силовых SiC-приборов стремительно растет.
• Автомобильная промышленность: Помимо силовых агрегатов EV (инверторы, бортовые зарядные устройства, DC-DC-преобразователи), SiC находит применение в различных автомобильных датчиках и высокотемпературной электронике, способствуя улучшению характеристик, дальности и надежности автомобиля.
• Аэрокосмическая и оборонная промышленность: Способность SiC выдерживать жесткие условия эксплуатации - высокие температуры, радиацию и механические нагрузки - делает его идеальным для применения в аэрокосмической и оборонной промышленности. К ним относятся системы питания для спутников, радарных систем и авионики, где надежность и производительность имеют первостепенное значение. Высокотемпературная электроника на основе SiC имеют здесь решающее значение.
• 21870: Возобновляемая энергия: SiC-инверторы являются ключевым фактором повышения эффективности преобразования солнечной и ветровой энергии, максимизации выходной мощности и снижения стоимости системы. Их прочность также способствует увеличению срока службы в сложных внешних условиях.
• Телекоммуникации: В 5G и будущих технологиях связи SiC используется в радиочастотных (RF) усилителях мощности и высокочастотных устройствах, обеспечивая лучшую производительность и терморегулирование базовых станций и других компонентов инфраструктуры.
• Промышленное производство: Мощные SiC-устройства повышают эффективность промышленного оборудования, включая системы индукционного нагрева, сварочные источники питания и источники бесперебойного питания (ИБП), что приводит к экономии энергии и повышению производительности. Промышленные компоненты из SiC становятся стандартными.
• 22379: Производство светодиодов: Хотя GaN-на-SiC широко распространен, SiC-подложки сами по себе играют важную роль благодаря своим тепловым свойствам, способствуя долговечности и производительности светодиодов высокой яркости.
• 21891: Высокотемпературные датчики: Стабильность SiC при экстремальных температурах позволяет создавать датчики, способные работать в условиях, где датчики на основе кремния не справятся с задачей, например, в двигателях внутреннего сгорания, турбинах и при контроле промышленных процессов.

Интеграция 21820: заказных подложек из карбида кремния и эпитаксия являются основополагающими для этих приложений, позволяя точно подобрать свойства материала для удовлетворения специфических требований каждого конкретного случая использования. По мере развития технологий ожидается дальнейшее расширение областей применения SiC в микроэлектронике, что будет способствовать инновациям и повышению эффективности во многих отраслях промышленности.

Почему заказной SiC революционизирует микроэлектронику

Переход на заказные решения из карбида кремния в микроэлектронике - это не просто тенденция, это стратегический ответ на растущий спрос на более высокую производительность, эффективность и надежность электронных устройств и систем. Готовые компоненты могут предложить общие преимущества, но изготовление SiC на заказ позволяет инженерам полностью раскрыть потенциал материала, адаптируя его свойства и конструкцию к конкретным, зачастую сложным, требованиям.

Ключевые преимущества, способствующие этой революции, включают:

• Оптимизированное тепловое управление: Теплопроводность SiC примерно в три раза выше, чем у кремния. Нестандартные компоненты SiC могут быть разработаны с учетом особенностей геометрии и интеграции, которые обеспечивают максимальный отвод тепла. Это очень важно для приложений с высокой плотностью мощности, позволяя устройствам работать холоднее, снижая потребность в громоздких системах охлаждения и продлевая срок службы. Например, специальные теплораспределители или подложки могут быть адаптированы к тепловому профилю конкретного силового модуля.
• Улучшенная электрическая производительность:
  • Более высокое рабочее напряжение: Электрическое поле пробоя SiC’ примерно в десять раз больше, чем у кремния. Индивидуальная настройка позволяет создавать структуры устройств (например, специальные профили легирования, удлинение спаев в SiC-МОП-транзисторов) оптимизированы для работы с очень высокими номинальными напряжениями без ущерба для сопротивления включения и скорости переключения.
  • Более высокие частоты переключения: SiC-приборы могут переключаться гораздо быстрее кремниевых аналогов, что позволяет уменьшить размеры пассивных компонентов (индукторов, конденсаторов) и, следовательно, сделать системы более компактными и легкими. Индивидуальные разработки позволяют точно настроить характеристики затвора и уменьшить паразитную емкость для достижения оптимальных характеристик переключения.
  • Меньшие потери энергии: Более широкая полоса пропускания и более низкое сопротивление включения (R_DS(on)) SiC-устройств приводит к значительному снижению потерь на проводимость и переключение. Индивидуальная разработка позволяет еще больше минимизировать эти потери, оптимизируя размер матрицы, активную площадь и внутреннюю структуру для конкретной рабочей точки.
• Увеличенная плотность мощности: Сочетание превосходных тепловых и электрических свойств позволяет добиться гораздо более высокой плотности мощности. Нестандартные SiC-компоненты позволяют создавать более мощные устройства в более компактных корпусах, что является критически важным фактором в таких приложениях, как электромобили, портативные системы питания и компактные промышленные приводы.
• Повышенная надежность в жестких условиях эксплуатации: Присущая SiC прочность означает, что он может надежно работать при температурах, превышающих 200°C, и более устойчив к радиации. Индивидуальная разработка может включать в себя специальные упаковочные решения или композиции материалов, которые еще больше повышают эту стойкость для аэрокосмической промышленности, бурения скважин или тяжелых промышленных применений.
• Форм-факторы для конкретных приложений: Не во всех областях применения можно использовать компоненты стандартных размеров или форм. Нестандартные детали из SiC могут быть изготовлены с уникальной геометрией, толщиной, а также со специальными металлизационными или интерфейсными слоями для беспрепятственной интеграции в сложные или ограниченные в пространстве системы. Сюда входят пластины нестандартного размера, подложки уникальной формы или интегрированные сенсорные элементы.
• Снижение затрат на уровне системы: Хотя сам материал SiC может быть дороже кремния, заказные решения на основе SiC часто приводят к снижению общей стоимости системы. Это достигается за счет повышения эффективности (меньше тратится энергии), снижения требований к охлаждению, уменьшения размеров периферийных компонентов и увеличения срока службы системы при меньшем объеме технического обслуживания.

Выбирая карбид кремния на заказ, компании получают значительное конкурентное преимущество, разрабатывая продукты, которые не только более эффективны и надежны, но и специально оптимизированы для целевого рынка’ уникальных задач. Такой индивидуальный подход - это то, что действительно революционизирует микроэлектронный дизайн и производительность.

Основные марки материала SiC для микроэлектронных применений

Исключительная производительность карбида кремния в микроэлектронике обусловлена его различными политипами, каждый из которых обладает различными кристаллическими структурами и электронными свойствами. Выбор марки SiC имеет решающее значение и в значительной степени зависит от конкретных требований приложения. Наиболее распространенными политипами для микроэлектронных устройств являются 4H-SiC и 6H-SiC, а SiC, выращенный по методу Лели и Ван Аркеля (CVD), часто относится к методам роста или специализированным высокочистым формам.

Политип/марка SiC	Основные свойства	Основные микроэлектронные приложения	Соображения
4H-SiC (гексагональный)	Более широкая полоса пропускания (~3,26 эВ) Более высокая подвижность электронов (особенно перпендикулярно оси c) Изотропная подвижность электронов Более низкая анизотропия легирования	Мощные, высокочастотные устройства: МОП-транзисторы Диоды с барьером Шоттки (SBD) Полевые транзисторы с переходом через затвор (JFET) Транзисторы с биполярным переходом (BJT) Интегральные микросхемы (ИМС) Предпочтительно для большинства современных устройств питания.	Доминирующий выбор для вертикальных энергетических устройств благодаря лучшей подвижности электронов. Может иметь более высокую плотность дислокаций в базальной плоскости (BPD), хотя прогресс в этой области смягчает эту проблему. Требуется высококачественный Эпитаксия SiC для оптимальной работы устройства.
6H-SiC (гексагональный)	Зазор (~3,03 эВ) Исторически более зрелая технология Анизотропная подвижность электронов	Исторически использовался для: Синие светодиоды (в качестве подложки) Некоторые высокочастотные MESFET Ранняя разработка силовых устройств Сейчас они реже встречаются в новых конструкциях силовых устройств.	Более низкая подвижность электронов и более высокая анизотропия по сравнению с 4H-SiC делают его менее идеальным для высокопроизводительного переключения мощности. Однако его технология хорошо отработана для определенных применений в подложках.
3C-SiC (кубический)	Меньшая полоса пропускания (~2,36 эВ) Изотропные свойства Потенциально может выращиваться на кремниевых подложках большого диаметра (гетероэпитаксия)	Исследования и нишевые применения: Датчики MEMS Потенциал для создания более дешевых SiC-устройств, если будут преодолены проблемы роста на Si.	Выращивание высококачественных толстых слоев 3C-SiC на кремнии сопряжено с трудностями из-за несоответствия решеток и теплового расширения, что приводит к высокой плотности дефектов. В настоящее время они еще не нашли широкого применения в силовой электронике.
Высокочистая полуизоляция (HPSI) SiC	Очень высокое удельное сопротивление (>105 Ω-см) Обычно политип 4H-SiC или 6H-SiC Низкий уровень фоновых примесей	Субстраты для: Радиочастотные усилители мощности (например, GaN-on-SiC HEMTs) Высокочастотные устройства Требуется отличная теплопроводность и электроизоляция.	Критически важен для ВЧ-приложений, чтобы минимизировать потери в подложке и обеспечить изоляцию устройства. Для достижения полуизолирующих свойств используется легирование ванадием или инженерия внутренних дефектов. Качество подложки из высокочистого SiC имеет первостепенное значение.

Помимо этих политипов, первостепенное значение имеет качество материала SiC, особенно в виде пластин. Сюда входят такие факторы, как:

• Плотность микротрубок (MPD): Это дефекты винтовых дислокаций, которые могут стать убийцами устройств, особенно в мощных приложениях. Современные пластины SiC стремятся к практически нулевой плотности микротрубочек.
• Плотность дислокаций в базисной плоскости (BPD): БПД могут распространяться в эпитаксиальный слой и влиять на производительность и надежность устройств, особенно биполярных.
• Дефекты упаковки: Это может привести к увеличению напряжения включения диодов PiN и BJT с течением времени.
• Качество и плоскостность поверхности: Необходим для последующих процессов эпитаксиального роста и фотолитографии.

Выбор подходящей марки SiC и обеспечение высокого качества материала являются основополагающими шагами в производстве надежных и эффективных микроэлектронных устройств. Для менеджеров по закупкам и технических покупателей указание правильного сорта и понимание последствий дефектов материала имеют решающее значение при выборе поставщиков заказные пластины SiC или подложки.

Критические аспекты проектирования микроэлектроники на основе SiC

Разработка микроэлектронных устройств и систем на основе карбида кремния требует тонкого подхода, позволяющего использовать его уникальные преимущества и одновременно смягчить потенциальные проблемы. Инженеры должны учитывать несколько критических факторов, начиная с уровня устройства и заканчивая системной интеграцией, чтобы в полной мере использовать возможности SiC в мощных, высокотемпературных и высокочастотных приложениях.

• Оптимизация архитектуры устройства:
  • МОП-транзисторы: Надежность оксида затвора (SiO₂/SiC) является ключевой проблемой. Плотность межфазных ловушек (D_это) влияет на подвижность канала и стабильность порогового напряжения. Методы пассивации, материалы оксида затвора и процессы отжига имеют решающее значение. Дизайн области JFET в траншейных МОП-транзисторах или шаг ячеек в планарных МОП-транзисторах влияет на R_DS(on) и время стойкости к короткому замыканию.
  • Диоды: Для диодов Шоттки важно подобрать высоту барьера, чтобы сбалансировать прямое падение напряжения и обратный ток утечки. Конструкции с барьерным переходом Шоттки (JBS) и объединенным PiN-шоттки (MPS) повышают способность выдерживать импульсный ток и снижают утечку. Для диодов PiN очень важно управлять деградацией биполярности из-за расширения дефектов укладки.
  • Заделка краев: Из-за высокого поля пробоя SiC’ для предотвращения преждевременного пробоя на периферии устройства и достижения теоретических блокирующих напряжений необходимы эффективные структуры заделки краев (например, удлинители заделки спаев (JTE), полевые пластины, защитные кольца). Очень важно адаптировать эти структуры для конкретных классов напряжения.
• Проектирование профиля допинга: Точный контроль концентрации легирующих элементов (n-типа и p-типа) в дрейфовых слоях, канальных областях и контактных слоях имеет принципиальное значение. Высокая энергия активации некоторых легирующих элементов в SiC требует высокотемпературного отжига. Для индивидуальные решения на основе SiCдля оптимизации характеристик устройства, таких как напряжение пробоя, сопротивление включения и скорость переключения, можно запросить специальные профили легирования.
• Стратегия управления тепловым режимом: Хотя SiC обладает отличной теплопроводностью, достижимые высокие плотности мощности означают, что тепловое управление на уровне матрицы, корпуса и системы остается критически важным. При проектировании учитываются материалы крепления матрицы, выбор подложки (например, медь с прямым соединением, пайка активным металлом) и конструкция теплоотвода. Важную роль играют тепловое моделирование и симуляция.
• Проектирование привода затвора для SiC MOSFET: SiC MOSFET обычно требуют определенных напряжений на затворе (например, +20 В для включения, от -2 В до -5 В для выключения), чтобы обеспечить низкий R_DS(on) и предотвратить паразитное включение. Быстрые скорости переключения требуют от драйверов затвора высокой способности к отводу/поглощению тока и низкой паразитной индуктивности в контуре затвора для минимизации звона и перегрузки.
• Управление паразитной индуктивностью и емкостью: Быстрые значения dV/dt и dI/dt устройств SiC могут усугублять проблемы с паразитной индуктивностью и емкостью в корпусе и на печатной плате, что приводит к скачкам напряжения, звону и электромагнитным помехам. Тщательная компоновка, минимизация областей контуров и использование соответствующих развязывающих конденсаторов имеют решающее значение. Передовые упаковочные решения для SiC-силовых модулей сосредоточиться на минимизации этих паразитных факторов.
• Защита от короткого замыкания: SiC MOSFET обычно имеют меньшее время стойкости к короткому замыканию по сравнению с кремниевыми IGBT из-за меньшего размера корпуса при заданном номинальном токе. Надежные и быстродействующие механизмы обнаружения и защиты от короткого замыкания имеют жизненно важное значение.
• Качество материалов и дефекты: При проектировании необходимо учитывать наличие дефектов материала, таких как BPD и дефекты укладки, которые могут повлиять на долгосрочную надежность. В конструкцию устройства могут быть включены функции, позволяющие смягчить влияние этих дефектов, или строгие спецификации материалов для SiC-подложек требуются.
• Компромиссы между стоимостью и производительностью: Хотя SiC обеспечивает превосходную производительность, он, как правило, дороже кремния. Проектировщики должны принимать взвешенные решения, чтобы сбалансировать прирост производительности и стоимость, учитывая общие преимущества системы. Для эффективного управления затратами может потребоваться оптимизация размера матрицы для конкретного номинального тока.

Для эффективного решения этих задач требуется глубокий опыт в области физики SiC-устройств, процессов изготовления и требований приложений. Сотрудничество с опытными специалистами поставщики технической керамики специалисты по SiC могут предоставить ценные сведения для оптимизации конструкций.

Достижение точности: Допуски, чистота поверхности & качество подложек в микроэлектронике на основе SiC

В сфере микроэлектроники из карбида кремния точность - это не просто цель, это фундаментальное требование для обеспечения функциональности и надежности. Производство пластин, подложек и компонентов из SiC требует исключительно жесткого контроля над допусками на размеры, отделкой поверхности и общим качеством материала. Эти факторы напрямую влияют на последующие процессы, такие как эпитаксиальный рост, фотолитография, изготовление устройств и, в конечном счете, на производительность и выход устройств на основе SiC.

Допуски на размеры:

• Диаметр и толщина пластины: Стандартные пластины SiC имеют диаметр 100 мм, 150 мм и все чаще 200 мм. Допуски по толщине обычно находятся в пределах нескольких микрометров (мкм) для первичных пластин. Для заказные детали из SiCпри этом может потребоваться изменение толщины или диаметра, что требует точной резки и шлифовки.
• Плоскость (TTV, бант, искривление): Общее изменение толщины (TTV), изгиб и коробление являются критическими параметрами, особенно для фотолитографии, где для точного переноса рисунка требуется очень ровная поверхность. Для первичных пластин TTV часто задается в диапазоне ≤ 5 мкм.
• Профиль кромки и зона отчуждения: Точная форма краев пластин минимизирует сколы и образование частиц. Зона отчуждения краев (обычно 1-3 мм), где устройства не производятся, также должна быть четко определена.
• Ориентация Плоскости/Насечки: Они необходимы для автоматизированной обработки пластин и выравнивания кристаллографической ориентации для обеспечения стабильной работы устройства. Допуски на их размеры и углы очень жесткие.

Отделка и качество поверхности:

• Шероховатость поверхности (Ra, Rq, Rz): Атомарно гладкая поверхность необходима для качественного эпитаксиального роста. Типичная шероховатость поверхности (Ra) для готовых к эпитаксии пластин SiC находится в ангстремном диапазоне (например, < 0,5 нм или даже < 0,2 нм). Это достигается благодаря тщательной химико-механической полировке (CMP).
• Подповерхностные повреждения: Процессы шлифовки, притирки и полировки могут привести к подповерхностным повреждениям. Этот поврежденный слой должен быть полностью удален с помощью CMP, чтобы обеспечить оптимальные электрические свойства эпитаксиальных слоев, выращенных сверху.
• Царапины, ямы и пятна: На поверхности не должно быть визуальных дефектов, таких как царапины, ямки и пятна, которые могут помешать изготовлению устройства и стать местом зарождения новых дефектов. Для классификации и подсчета таких дефектов используются автоматизированные системы контроля.
• Загрязнение твердыми частицами: Строгие протоколы чистых помещений и передовые методы очистки используются для минимизации загрязнения поверхности пластин частицами. Характеристики частиц обычно определяются их размером и количеством на единицу площади.

Качество пластин (целостность материала):

• Кристалличность и однородность политипов: Очень важно обеспечить постоянство политипа (например, 4H-SiC) по всей пластине и свести к минимуму присутствие других политипов или неправильно ориентированных зерен. Для проверки используется рентгеновская дифракция (XRD).
• Плотность дефектов:
  • Плотность микротрубок (MPD): Как уже говорилось, этот показатель должен быть как можно ближе к нулю (например, < 0,1 см^-2 для высококачественных коммерческих пластин).
  • Плотность дислокаций в базисной плоскости (BPD): Целевые значения обычно < 500 см^-2 или ниже, в зависимости от области применения.
  • Дислокации винтовой нарезки (TSD) и дислокации краевой нарезки (TED): Они также влияют на производительность устройства и тщательно контролируются.
• Равномерность удельного сопротивления: Для проводящих или полуизолирующих подложек удельное сопротивление должно быть равномерным по всей пластине, чтобы обеспечить стабильное поведение устройства. Это проверяется с помощью таких методов, как картирование вихревых токов или измерения емкости-напряжения (C-V) для HPSI SiC.

Для достижения этих строгих спецификаций требуются сложные производственные процессы, передовые метрологические инструменты и строгие системы контроля качества. Для технических покупателей и менеджеров по закупкам важно четко определить эти параметры при заказе SiC-пластин или заказных компонентов. Для успешного производства микроэлектронных устройств из SiC очень важно сотрудничать с поставщиком, который демонстрирует высокий уровень точности обработки, полировки и определения характеристик дефектов. Узнайте больше о нашей поддержке по настройке для достижения точных технических характеристик, необходимых для вашего применения.

Необходимая постобработка для микроэлектронных устройств на основе SiC

После изготовления базовых структур устройств из карбида кремния (например, МОП-транзисторов или диодов) на пластине необходимо выполнить несколько критически важных этапов постобработки, чтобы превратить эти структуры в функциональные, надежные и пригодные для упаковки устройства. Эти этапы соответствуют специфическим требованиям SiC и предполагаемому применению, зачастую требуя применения специальных методик и оборудования.

• Обработка задней стороны:
  • Бэкграунд/Тиннинг: Для силовых устройств толщина пластин часто уменьшается с первоначальной (например, 350-500 мкм) до 100-200 мкм или даже меньше. Это позволяет снизить тепловое сопротивление и сопротивление в состоянии покоя (V_F или R_DS(on)). Прецизионная шлифовка необходима для сохранения целостности и плоскостности пластин.
  • Металлизация задней стороны: После утонения на обратную сторону пластины наносится металлический слой для формирования стокового контакта (для вертикальных МОП-транзисторов) или катодного контакта (для диодов). Распространенные схемы металлизации включают Ti/Ni/Ag или Ti/Ni/Au, выбранные для обеспечения хорошего омического контакта, паяемости и теплопроводности. Для улучшения адгезии и контактного сопротивления часто следует спекание или отжиг.
• Обрезка пластин/сингуляция: Отдельные матрицы отделяются от пластины. Из-за твердости и хрупкости SiC это очень сложный этап.
  • Лезвие для нарезки кубиками: Обычно используются лезвия с алмазной пропиткой, но они могут вызывать сколы и микротрещины. Оптимизация типа лезвия, скорости вращения шпинделя и смазочно-охлаждающей жидкости имеет решающее значение.
  • Лазерное напыление/абляция: Лазерная резка предлагает бесконтактный метод, который позволяет уменьшить механическое напряжение и сколы. В качестве опции можно использовать скрытую обработку (внутренняя модификация пластины с последующим разрушением) или абляционную резку.
  • Плазменное напыление: Процесс сухого травления, позволяющий получать кубики без сколов, особенно для тонких пластин или штампов сложной формы.
• Крепление кристалла: Сингулярные матрицы SiC крепятся к выводной рамке, подложке (например, медной подложке с прямым соединением – DBC, или подложке с пайкой активным металлом – AMB для модулей) или основанию корпуса.
  • Спекание: Спекание серебра (Ag) становится все более популярным для SiC благодаря его высокой теплопроводности, высокой температуре плавления и надежности при термоциклировании. Это очень важно для управления высоким тепловым потоком от SiC-устройств.
  • Пайка: Можно использовать традиционные припои (например, AuSn, сплавы SAC), но их более низкие температуры плавления и усталостная прочность по сравнению со спеченным серебром могут ограничивать производительность в высокотемпературных приложениях.
  • Эпоксидная смола: Токопроводящие эпоксидные смолы можно использовать в приложениях с низким энергопотреблением или там, где требуется электрическая изоляция с обратной стороны.
• Соединение проводов/интерконнекты: Электрические соединения выполняются от верхних площадок на SiC-матрице (исток и затвор для МОП-транзисторов, анод для диодов) к выводам корпуса или подложке.
  • Алюминиевая (Al) проволока: Толстые Al-проволоки (100-500 мкм) часто используются в силовых устройствах из-за их высокой токопроводящей способности. Обычно используется ультразвуковое клиновое соединение.
  • Медные (Cu) провода: Обеспечивает лучшую электро- и теплопроводность и повышенную надежность, но сложнее в обработке.
  • Скрепление лент: Ленты из алюминия или меди могут обеспечить более низкую индуктивность петли и большую емкость по току, чем круглые провода.
  • Флип-чип или паяльные бампы: При использовании современных упаковок, особенно для радиочастотных устройств или модулей высокой плотности, склеивание флип-чипов позволяет снизить паразитные наводки.
• Пассивация и инкапсуляция:
  • Пассивация поверхности: Дополнительные диэлектрические слои (например, полиимид, нитрид кремния) могут быть нанесены на поверхность устройства (за исключением связующих площадок) для усиления защиты от влаги, загрязнений и электрической дуги, особенно для высоковольтных устройств.
  • Инкапсуляция/формование: Собранное устройство помещается в формовочный состав (например, на эпоксидной основе) для обеспечения механической защиты, герметизации и электрической изоляции. Трансферное формование обычно применяется для дискретных корпусов, а для модулей могут использоваться гелевые заливки или горшки. При выборе герметика необходимо учитывать высокие рабочие температуры SiC’.
• Тестирование и прожиг: Окончательное электрическое тестирование проводится для обеспечения соответствия устройств техническим характеристикам. Для отсеивания ранних отказов и обеспечения долговременной надежности устройств может проводиться тестирование на сгорание или высокотемпературное обратное смещение (HTRB) Микроэлектронные устройства SiC.

Каждый из этих этапов последующей обработки должен быть тщательно оптимизирован для материалов SiC, чтобы сохранить присущие им преимущества и обеспечить качество и надежность конечного продукта’. Такая специализированная обработка подчеркивает необходимость наличия опыта в передовое производство керамики w