隨著電動汽車等應用的開展，碳化硅功率器件市場發展前景被看好。近日，2021功率半導體與車用LED技術創新應用論壇在上海舉行。本屆論壇由半導體產業網和勵展博覽集團共同主辦，并得到第三代半導體產業技術創新戰略聯盟、國家半導體照明工程研發及產業聯盟的指導。

會上，吉永商事株式會社社長陳海龍帶來了“量產型SiC功率器件背面工藝技術提案”的主題報告，詳細分享了具有實踐意義的背面減薄技術提案與激光退火技術提案。

 

他表示，功率器件是電力電子的“CPU”，是特高壓電網、高速列車、新能源汽車充電樁及工業變頻器和伺服器的核心芯片，也是各系統電源模塊的關鍵器件。預計功率SiC市場2019年-2025年實現30%的年平均增長率，2025年將達到25億美金 的市場份額。

同時，隨著電動汽車的高增長，也將引爆碳化硅功率器件市場。數據顯示，新能源汽車市場，2025年將超過15億美金，實現年平均增長率38%。EV充電基建市場，2025年將超過2.25億美金。CREE預測2024年，碳化硅襯底市場將有11億美金，按照每片1000美金來計算，相當于110萬片的市場規模。

 

吉永商事株式會社是一家以半導體及光通信事業為核心經營內容的技術型、國際化商貿公司。總部設于日本大阪，在橫濱設有辦事處，在中國上海、北京、武漢、石家莊等地設有銷售及技術服務中心。可提供半導體襯底加工，光通信芯片制作，功率射頻及聲表器件制作，先進封裝等產線設備及解決方案。其核心業務涉及SiC襯底加工設備、SiC器件制造設備。

 

在背面減薄技術提案中，SiC功率器件晶圓主要工藝中的背面工藝涉及貼膜撕膜，減薄、PVD、激光退火，電極形成等環節。

 

 

 

其中，減薄環節中SIC-MOSFET的導通阻抗低，導通壓降比較小，在一定程度減小了導通損耗；同時在大電流關斷時，基本無拖尾電流，這就大大提高開關速率，關斷損耗也有所減小。將350um的SiC晶圓減薄到150um甚至更薄，能使襯底部分的電阻降低60％以上，同時降低了芯片的熱阻，增強器件的高溫可靠性。減薄可以降低器件導通電阻、優化芯片面積、降低器件成本、減小器件功率損耗。并介紹了日本岡本 GNX200BH 設備的技術性能優勢。

激光退火環節中，金屬與半導體形成的歐姆接觸是SiC器件制造的重要工序，在高溫大功率應用時，歐姆接觸的低接觸電阻和高穩定性是決定器件性能的兩個重要因素。退火是獲得歐姆接觸的關鍵工藝手段。

與RTA相比，激光退火具有加熱時間短，效率高；加熱區僅限于局部表面，不影響周圍元件性能；能得到500nm以上深度的接觸區等優勢。推薦的住友激光退火SWA-20US 關鍵設備具備四大優勢：1、退火均勻性。采用Top-hat平頂光束的拼接掃描式紫外激光，聚焦光斑小，所需能量密度低，退火后表面粗糙度較小。2、工藝參數最優化。模擬方式優化工藝條件，調整能量密度，脈沖寬度及光斑大小等參數，實現高穩定性且高產能的生產制備。可達到10-6量級比電阻接觸率→參考值。3、高產能。產能可達到  >12 wph@4inch，>6wph@6inch。4、多樣性操作及監測。可對wafer進行分區選擇性激光退火，對光束形狀，脈沖波形等監測。