“金貴”的第三代半導體材料,封裝過程中降低“受損率”至關(guān)重要

Third generation semiconductor materials

半導體封裝是一套非常復雜的流程,支撐起了全球龐大的產(chǎn)業(yè)鏈條,這個鏈條上的每一環(huán)都有著細致的分工和嚴苛的要求,封裝形式和封裝技術(shù)也非常多,且在不斷迭代當中。





籠統(tǒng)來講,封裝技術(shù)就是將集成電路用絕緣的塑料或陶瓷材料打包的技術(shù)。

集成電路則是將具有一定功能的電路所需的半導體、電阻、電容等元件及布線全部集成在一小塊硅片上,再封裝在一個管殼內(nèi)所形成的微型結(jié)構(gòu)。
 
當今半導體工業(yè)大多數(shù)應用的都是基于硅(Si)和鍺(Ge)的集成電路,硅(Si)和鍺(Ge)也就是我們所說的第一代半導體材料。



隨著終端市場需求的不斷升級,如今半導體材料已經(jīng)發(fā)展到了第三代,第四代也已在研究當中,雖然現(xiàn)在還未得到廣泛應用,但對下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展有著積極的導向作用。






第三代半導體材料的特性及應用



第一代半導體材料中的硅(Si)目前依然是市場上最主流的半導體材料,制程技術(shù)最為成熟,成本也最低;第二代半導體材料主要應用在射頻、通訊及照明產(chǎn)業(yè),市場份額相對較小。





第三代半導體材料具有寬禁帶、高熱導率、高發(fā)光效率、高電子密度、高遷移率、高飽和電子速度等特性。SiC的擊穿電場強度高于Si一個數(shù)量級,飽和電子漂移速度是Si的2.5倍。





所以,第三代半導體材料更適用于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率電子器件,在5G基站、快充、智能電網(wǎng)、新能源汽車、半導體激光器等領(lǐng)域大有可為。





第三代半導體材料的應用難點




No.1

成本高


SiC成本高昂,同等規(guī)格的SiC器件比硅器件單個管芯的價格要高3-5倍。盡管SiC在晶圓上的尺寸可以做到很小,平均下來可降低一定的成本,但總體來說還是更貴





由于GaN可在6寸、甚至8寸的Si襯底上實現(xiàn)工藝,成本相對更低,所以目前第三代半導體的主流材料還是GaN。




No.2

易碎


SiC是一種天然超晶格,十分易碎,制備難度相對較大。雖然目前SiC襯底制造技術(shù)已經(jīng)達到8英寸水平,但要突破更大尺寸的生產(chǎn),提高生產(chǎn)良率,依然是個難題。






在芯片制程中,材料易碎稱為“破片“, 主要由制程不穩(wěn)定、材料不合格、制造用具不良等原因造成。

第三代半導體材料本身的易碎性我們無從改變,唯有提高技術(shù)水平和設(shè)備的柔性化程度,才能更好地避免“破片“、提高生產(chǎn)良率,推動第三代半導體材料的廣泛應用。






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