碳化硅功率器件作為一種寬禁帶器件，具有耐高壓、高溫，導(dǎo)通電阻低，開關(guān)速度快等優(yōu)點(diǎn)。如何充分發(fā)揮碳化硅器件的這些優(yōu)勢性能則給封裝技術(shù)帶來了新的挑戰(zhàn)。近期，第十屆國際第三代半導(dǎo)體論壇&第二十一屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇（IFWS&SSLCHINA2024）在蘇州召開。

期間，由北京國聯(lián)萬眾半導(dǎo)體科技有限公司、上海瞻芯電子科技股份有限公司、北京康美特科技股份有限公司、蘇州中瑞宏芯半導(dǎo)體有限公司、蘇州思體爾軟件科技有限公司、國家第三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心（蘇州）、北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司協(xié)辦支持的“碳化硅功率器件及其封裝技術(shù) II”的分會上，德國因戈?duì)柺┧貞?yīng)用技術(shù)大學(xué)教授Elger GORDEN，九峰山實(shí)驗(yàn)室碳化硅負(fù)責(zé)人袁俊，懷柔實(shí)驗(yàn)室研究員許恒宇，復(fù)旦大學(xué)青年研究員樊嘉杰，西安電子科技大學(xué)教授、芯豐澤半導(dǎo)體創(chuàng)始人宋慶文，山東大學(xué)李果，中電科五十五所副主任設(shè)計(jì)師、研究員黃潤華，西安理工大學(xué)副教授王曦，中南大學(xué)吳平等嘉賓們齊聚，共同交流探討。

Elger GORDEN

德國因戈?duì)柺┧貞?yīng)用技術(shù)大學(xué)教授

德國因戈?duì)柺┧貞?yīng)用技術(shù)大學(xué)教授Elger GORDEN做了“大功率電子與光電器件存取性能與可靠性的瞬態(tài)熱分析”的視頻報(bào)告，分享了光和大功率電子學(xué)中的熱挑戰(zhàn)、瞬態(tài)熱分析、測試設(shè)備開發(fā)、基于TTA的大功率LED封裝可靠性測試等內(nèi)容。報(bào)告指出，TTA的自動(dòng)化能夠獲得用于可靠性分析的大型數(shù)據(jù)集，并能夠開發(fā)通用可靠性模型。組合式自動(dòng)TTA測試儀和光譜儀可實(shí)現(xiàn)精確的熱阻測量和可靠性分析。InLine TTA應(yīng)用于制造業(yè)的質(zhì)量檢驗(yàn)LTTA消除了死區(qū)時(shí)間，從而消除了對易出錯(cuò)時(shí)間外推的需求，靠近接合處的層分辨率低熱阻封裝的精度更高。

袁俊

九峰山實(shí)驗(yàn)室碳化硅負(fù)責(zé)人

九峰山實(shí)驗(yàn)室碳化硅負(fù)責(zé)人袁俊做了“新型碳化硅多級溝槽全P型掩蔽溝槽MOSFET器件的研制”的主題報(bào)告，分享了JFS新型溝槽MOSFET開發(fā)、周期性深P掩蔽溝槽MOS、新型全包裹掩蔽溝槽MOS等研究進(jìn)展。報(bào)告指出，JFS碳化硅芯片前沿技術(shù)研究和IP儲備方面，從多級溝槽JBS二極管技術(shù)出發(fā)，延申到各種新的SiC器件技術(shù)構(gòu)造，包括溝槽 MOSFET 和超結(jié)器件；和產(chǎn)業(yè)公司及 Fab 探索推廣新的解決方案，可制造性技術(shù)。周期性深P掩蔽溝槽MOS方面，攻克了碳化硅溝槽MOSFET器件研發(fā)的多項(xiàng)關(guān)鍵工藝，形成溝槽MOS的SPB。開發(fā)成套工藝，國內(nèi)第一家發(fā)布具備SiC溝槽能力的6英寸Fab工藝線。新型全包裹掩蔽溝槽MOS方面，探索基于新型“NPN三明治”外延片夾層的碳化硅溝槽MOSFET器件結(jié)構(gòu)。優(yōu)化參數(shù)，提升器件性能，降低芯片成本，開發(fā)新型器件技術(shù)。

許恒宇

懷柔實(shí)驗(yàn)室研究員

懷柔實(shí)驗(yàn)室研究員許恒宇做了“功率半導(dǎo)體器件的可靠性設(shè)計(jì)”的主題報(bào)告，分享了可靠性的七個(gè)工具R7、SiC-MOSFET可靠性等研究成果與進(jìn)展。報(bào)告認(rèn)為，可靠性就是基于“可靠性數(shù)據(jù)庫”，通過“可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)”“FMEA/FTA”和“設(shè)計(jì)評審”做出可靠性來，利用“可靠性試驗(yàn)”“失效分析”和“威布爾分布”進(jìn)行可靠性驗(yàn)證并預(yù)測，最終達(dá)到保證可靠性的目的?？煽啃缘钠邆€(gè)工具涉及可靠性數(shù)據(jù)庫RDB、可靠性設(shè)計(jì)、FMEA/FTA、設(shè)計(jì)評審、可靠性試驗(yàn)、失效分析、Weibull分析等。報(bào)告同時(shí)指出，可靠性設(shè)計(jì)是可靠性研究的薄弱環(huán)節(jié)；SiC-MOSFET可靠性數(shù)據(jù)庫亟需建立。

樊嘉杰

復(fù)旦大學(xué)青年研究員

復(fù)旦大學(xué)青年研究員樊嘉杰做了“SiC功率模塊封裝用納米燒結(jié)材料的可靠性研究”的主題報(bào)告，分享了燒結(jié)互連機(jī)理、拉伸試驗(yàn)和本構(gòu)建模、納米壓痕試驗(yàn)與本構(gòu)模型、微柱壓縮試驗(yàn)與分析、腐蝕可靠性試驗(yàn)與分析等內(nèi)容。報(bào)告指出，高孔隙率使燒結(jié)的NanoCu的電性能和熱性能在H?s腐蝕后比塊狀Cu更嚴(yán)重地退化。與塊狀銅相比，高孔隙率導(dǎo)致燒結(jié)納米銅在H?S腐蝕后表現(xiàn)出更大的機(jī)械退化，并改變了接頭剪切斷裂模式。腐蝕層是由于H?S和O?的滲透以及表面Cu原子的向上遷移而形成的。在燒結(jié)的納米銅中，更深的滲透會導(dǎo)致更大的性能退化。隨著腐蝕老化的進(jìn)行，燒結(jié)銅和塊狀銅在450nm處的歸一化反射率都顯著增加。燒結(jié)銅的增加更為顯著，表明腐蝕更為嚴(yán)重。

宋慶文

西安電子科技大學(xué)教授、芯豐澤半導(dǎo)體創(chuàng)始人

西安電子科技大學(xué)教授、芯豐澤半導(dǎo)體創(chuàng)始人宋慶文做了“高可靠性SiC功率器件研究進(jìn)展”的主題報(bào)告，分享了國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及取得的研究成果。SiC功率器件在應(yīng)用中面臨著諸多可靠性難題。報(bào)告顯示，采用多層掩膜腐蝕技術(shù)，解決了JTE電荷敏感性問題，成功實(shí)現(xiàn)新型錐形摻雜尾部調(diào)制結(jié)終端擴(kuò)展（TDTM-JTE）。通過氧化退火工藝，在遷移率、閾值漂移和柵氧長期可靠性之間進(jìn)行折中，最終給出滿足高溝道遷移率、低閾值漂移、柵介質(zhì)長期可靠性要求的折中工藝。研究了SiC MOSFET器件UIS失效機(jī)制，明確了寄生晶體管開啟導(dǎo)致的熱電集中失效模式。提出了三區(qū)P阱摻雜, 兼顧電阻，雪崩耐量與阻斷電壓。采用微米 / 亞微米柵寬尺度溝槽刻蝕工藝、高遷移率柵氧工藝、自對準(zhǔn)槽柵屏蔽保護(hù)注入、窄，深P+注入等工藝為溝槽器件進(jìn)一步降低特征導(dǎo)通電阻提供可能性。成功制備了UMOSFET產(chǎn)品元胞尺寸3μm、阻斷電壓達(dá)1600V、閾值電壓5V, 特征導(dǎo)通電阻典型值為(3.0±0.4)mΩ·cm²。

黃潤華

中電科五十五所副主任設(shè)計(jì)師、研究員

《新能源汽車用SiC MOSFET芯片研制進(jìn)展》

王曦

西安理工大學(xué)副教授

西安理工大學(xué)副教授王曦做了“紫外激光觸發(fā)SiC晶閘管的開關(guān)特性及機(jī)理”的主題報(bào)告，分享了分析與仿真、實(shí)驗(yàn)研究等內(nèi)容。報(bào)告顯示，在合適的驅(qū)動(dòng)條件下，SiC光觸發(fā)晶閘管可以表現(xiàn)出良好的開關(guān)特性，有潛力用作放電開關(guān)。在UV LED驅(qū)動(dòng)模式下，SiC光觸發(fā)晶閘管的性能不好，有必要從器件設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)的角度進(jìn)一步找到改進(jìn)的方法。紫外激光驅(qū)動(dòng)方案是促進(jìn)SiC光觸發(fā)晶閘管應(yīng)用的首選方案。然而，UV LED驅(qū)動(dòng)方案更有利于集成化和小型化。

李果

山東大學(xué)

山東大學(xué)李果做了“碳化硅MOSFET無損歐姆接觸制備工藝研究”的主題報(bào)告，分享了無損歐姆接觸工藝研究進(jìn)展與成果。報(bào)告顯示，無損碳化硅歐姆接觸工藝實(shí)現(xiàn)方面，通過表面預(yù)處理消除了費(fèi)米釘扎，增加了載流子濃度，從而使SiC表面電子親合能恢復(fù)至理論值，直接沉積金屬即可形成歐姆接觸。激光退火P/N同時(shí)歐姆接觸在低能量下和電極金屬種類及比例相關(guān)，高能激光退火可以使界面產(chǎn)生Si，從而促使歐姆接觸的形成。

吳平

中南大學(xué)

中南大學(xué)吳平做了“倒裝焊接雙面散熱SiC功率模塊封裝”的主題報(bào)告，分享了相關(guān)的研究成果，涉及BGA-雙面散熱模塊研究、倒裝-凸臺式互連雙面散熱模塊研究等內(nèi)容。報(bào)告指出，雙面散熱功率器件封裝技術(shù)是一種先進(jìn)的封裝方法，它通過在功率器件的頂部和底部同時(shí)進(jìn)行散熱，有效降低功率模塊的結(jié)殼熱阻，從而提升了模塊的功率密度以及提升了模塊的可靠性。雙面散熱封裝工藝相對復(fù)雜，且存在回流過程中的傾斜問題，電耐壓問題，這對于模塊的制造精度和一致性提出了更高的要求。研究對倒裝焊接雙面散熱SiC功率模塊封裝的進(jìn)行了仿真，工藝制備，電學(xué)測試以及可靠性相關(guān)研究，可以為下一代雙面散熱功率模塊的研發(fā)與應(yīng)用提供一定的參考。隨著全球電動(dòng)汽車、新能源發(fā)電等領(lǐng)域的發(fā)展，雙面散熱封裝技術(shù)有望得到更廣泛的應(yīng)用，特別是在對功率密度和熱管理要求較高的場合。

（根據(jù)現(xiàn)場資料整理，僅供參考）