碳化硅電力電子器件技術(shù)分會(下)
11月15日-17日,2016中國(北京)跨國技術(shù)轉(zhuǎn)移大會暨第三代半導體國際論壇(以下簡稱“跨國技術(shù)轉(zhuǎn)移大會”)在北京國際會議中心舉行,第十三屆中國國際半導體照明論壇并與之同期同地舉行。其中,在11月17日下午召開的“碳化硅電力電子器件技術(shù)分會” 下半場會議,同樣聚集了來自全球各地頂尖專家,高質(zhì)量報告密集發(fā)布,亮點十足。

經(jīng)歷了一上午的精彩分享,下午會場依然火爆。雖位重量級嘉賓報告,其中有來自韓國東義大學教授Won-Jae LEE介紹韓國碳化硅相關(guān)研究小組的最新研究狀況;國家電網(wǎng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院高工、博士李衛(wèi)國分享SiC MOSFET器件的研究進展;浙江大學教授盛況還將作題為“碳化硅基功率轉(zhuǎn)化器的研究進展及未來發(fā)展趨勢”主題報告;山東大學教授徐現(xiàn)剛介紹橫向生長的碳化硅晶體位錯減少報告;中國電子科技集團公司第五十五研究所主任、研究員柏松分享“NEDI中 SiC功率器件的狀”態(tài)學術(shù)報告;天津大學材料科學與工程學院教授、弗吉尼亞理工大學終身教授陸國權(quán)主要分享“寬能帶隙電力電子器件的高密度集成材料與組裝技術(shù)”報告;
其中,韓國東義大學教授Won-Jae LEE介紹韓國碳化硅相關(guān)研究小組的最新研究狀況;他表示,碳化硅是電子和光電應(yīng)用的一種重要的半導體材料,也是下一代電力電子材料的關(guān)鍵,相比傳統(tǒng)的硅基電子器件,它顯示出強大的潛力,前景光明,優(yōu)勢明顯。在過去的幾十年里,SiC功率器件的商業(yè)化項目系統(tǒng)不斷增加擴大。SiC晶體缺陷的減少以及制備SiC基器件/系統(tǒng)的成本降低對產(chǎn)業(yè)的有效實施,生產(chǎn)以及市場創(chuàng)造發(fā)揮了重要的作用。
許多研究小組包括韓國多家大公司已經(jīng)研發(fā)出高質(zhì)量的大直徑SiC晶體和功率器件,如二極管、三極管。自2010年以來,韓國政府支持的國家計劃已經(jīng)啟動,批量生產(chǎn)6英寸的SiC晶片和功率器件。許多新公司,如電子和車輛公司對未來的碳化硅業(yè)務(wù)產(chǎn)生了濃厚的興趣。隨后將對其SiC研發(fā)小組DEU做以簡單介紹。
作為第三代寬禁帶半導體材料的重要代表,碳化硅(SiC)具有禁帶寬度大、臨界擊穿電場強度高、熱導率高、載流子飽和遷移速度高、化學穩(wěn)定性好等特性,其制成的SiC器件更適用于高溫、高頻、高電壓、大功率、強輻射等苛刻條件下。得益于生長技術(shù)的進步和生長工藝的成熟,碳化硅單晶研制取得了飛速發(fā)展,單晶直徑已經(jīng)達到6英寸,晶體中典型的微管缺陷密度已經(jīng)控制在1cm-2以下,甚至達到零微管水平。
山東大學教授徐現(xiàn)剛介紹橫向生長的碳化硅晶體位錯減少報告中指出,考慮到SiC材料本身仍舊存在位錯密度相對較高的問題,典型值為103-104cm-2量級,影響器件的性能和長期工作可靠性,制約了SiC材料在電子器件特別是SiC高功率器件中更廣泛的應(yīng)用。目前提高SiC單晶材料質(zhì)量的研究焦點及重點已經(jīng)轉(zhuǎn)移到如何減少襯底材料中的位錯密度。研究了側(cè)向外延生長和籽晶表面預處理對降低SiC襯底中位錯密度的作用。采用激光共聚焦顯微鏡測試了側(cè)向生長速率。原子力顯微鏡和電子背散射衍射分別用于觀察不同處理過程下籽晶表面形貌和評估籽晶表面損傷情況。采用熔融KOH腐蝕SiC生長層,以觀察腐蝕坑分布情況。結(jié)果表明:在側(cè)向生長區(qū)域相比沿c軸生長區(qū)域位錯密度降低一到兩個數(shù)量級,1400℃下H2刻蝕籽晶表面相比只進行MP處理籽晶表面生長層中位錯密度降低幾乎一個數(shù)量級。
天津大學材料科學與工程學院教授、弗吉尼亞理工大學終身教授陸國權(quán)在分享寬能帶隙電力電子器件的高密度集成材料與組裝技術(shù)報告時表示,電力電子領(lǐng)域的研究人員通過電路設(shè)計和功能集成,不斷努力提高開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器的效率和功率密度。功率器件和模塊的電子封裝是該領(lǐng)域的技術(shù)趨勢的關(guān)鍵。寬帶隙半導體器件的最新進展為電力電子封裝提供了新的挑戰(zhàn)和機遇。創(chuàng)新材料和組裝技術(shù)使高開關(guān)頻率和可靠性操作在高溫下得以實現(xiàn)。此次演講,他介紹了在電源模塊封裝材料和組裝技術(shù)方面的研發(fā),包括(1)降低寄生電感實現(xiàn)雙面冷卻的3D功率模塊組件(2)高可靠性和高溫互連納米材料技術(shù)(3)燒結(jié)銀接頭和直接粘結(jié)金屬陶瓷基板的可靠性。
作為一種新型的寬禁帶半導體材料,碳化硅因其出色的物理及電特性,正越來越受到產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。超強的陣容組合,加上高質(zhì)量的內(nèi)容,本次分會全方位呈現(xiàn)當前碳化硅電力電子器件的研究進展,技術(shù)進展和發(fā)展趨勢。最新詳盡信息,敬請關(guān)注中國半導體照明網(wǎng)。