碳化硅功率器件的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，其封裝技術(shù)發(fā)展在提高功率和信號(hào)傳輸效率、降低能量損耗、適應(yīng)極端工作環(huán)境等方面有著重要的支持作用。近期，第十屆國(guó)際第三代半導(dǎo)體論壇&第二十一屆中國(guó)國(guó)際半導(dǎo)體照明論壇（IFWS&SSLCHINA2024）在蘇州召開(kāi)。
期間，由國(guó)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、蘇州思體爾軟件科技有限公司、北京康美特科技股份有限公司、江蘇博睿光電股份有限公司、北京國(guó)聯(lián)萬(wàn)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、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協(xié)辦支持的“碳化硅功率器件及其封裝技術(shù) I”分會(huì)上，加拿大多倫多大學(xué)納米制造中心主任、教授吳偉東，復(fù)旦大學(xué)特聘教授、清純半導(dǎo)體（寧波）有限公司董事長(zhǎng)張清純，江蘇博睿光電股份有限公司副總經(jīng)理梁超，懷柔實(shí)驗(yàn)室北京智慧能源研究院李學(xué)寶，北京國(guó)聯(lián)萬(wàn)眾半導(dǎo)體科技有限公司研發(fā)總監(jiān)王川寶，北京康美特科技股份有限公司研發(fā)總監(jiān)龐凱敏，浙江大學(xué)研究員王珩宇，西安交通大學(xué)張彤宇，東南大學(xué)集成電路學(xué)院馬杰，山東大學(xué)楊新宇等專家們齊聚，共同探討碳化硅功率器件及其封裝技術(shù)的發(fā)展。美國(guó) PowerAmerica 執(zhí)行董事兼CTO、ICSCRM 2024大會(huì)主席、北卡羅萊納州立大學(xué)教授 、IEEE寬禁帶功率半導(dǎo)體技術(shù)路線圖委員會(huì)(ITRW)主席Victor VELIADIS，上海瞻芯電子科技股份有限公司副總經(jīng)理曹峻，廈門(mén)大學(xué)教授張峰共同主持了分會(huì)。
Victor VELIADIS
美國(guó) PowerAmerica 執(zhí)行董事兼CTO、ICSCRM 2024大會(huì)主席、北卡羅萊納州立大學(xué)教授 、IEEE寬禁帶功率半導(dǎo)體技術(shù)路線圖委員會(huì)(ITRW)主席
吳偉東
加拿大多倫多大學(xué)納米制造中心主任、教授
加拿大多倫多大學(xué)納米制造中心主任、教授吳偉東做了”SiC 功率 MOSFET老化檢測(cè)智能柵極驅(qū)動(dòng)器“的主題報(bào)告，分享了SiC功率MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)要求、老化機(jī)制和指標(biāo)，
SiC功率MOSFET中的開(kāi)關(guān)瞬態(tài)，具有老化檢測(cè)和補(bǔ)償功能的智能門(mén)驅(qū)動(dòng)器，高溫柵極偏壓加速壽命測(cè)試等研究進(jìn)展，研究描述了SiC功率MOSFET的老化機(jī)理和老化指標(biāo)，報(bào)告指出，SiC的老化通常會(huì)導(dǎo)致Vth的增加，從而導(dǎo)致RDS,on的增加；通過(guò)測(cè)量柵極電壓激活到米勒平臺(tái)開(kāi)啟之間的時(shí)間間隔，可以監(jiān)測(cè)Vth的偏移；可以增加?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)電壓，以部分補(bǔ)償RDS,on的上升。由于故障是固有的，應(yīng)在下一次定期預(yù)防性維護(hù)時(shí)更換SiC；嘈雜的切換環(huán)境仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。
張清純
復(fù)旦大學(xué)特聘教授、清純半導(dǎo)體（寧波）有限公司董事長(zhǎng)
《SiC MOSFET 微型化及國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)可靠性研究最新進(jìn)展》
曹峻
上海瞻芯電子科技股份有限公司副總經(jīng)理
《高可靠SiC MOSFET管芯-從WLBI, KGD到出廠分Bin》
梁超
江蘇博睿光電股份有限公司副總經(jīng)理
江蘇博睿光電股份有限公司副總經(jīng)理梁超做了“功率器件封裝用的高性能AlN陶瓷基板及金屬化技術(shù)”的主題報(bào)告，分享了面向功率器件封裝用陶瓷基板的發(fā)展現(xiàn)況，以及博睿陶瓷基板研究進(jìn)展等內(nèi)容。博睿光電陶瓷基板的研究方向，涉及高性能AlN陶瓷基板、基于AlN基板的金屬化技術(shù)等。熱導(dǎo)率的持續(xù)提升是研究的焦點(diǎn)，材料缺陷產(chǎn)生的聲子散射為制約其熱導(dǎo)率提高的核心問(wèn)題。報(bào)告分享了高導(dǎo)熱AlN陶瓷的研究思路，超高導(dǎo)熱AlN陶瓷制備技術(shù)，高導(dǎo)熱AlN陶瓷翹曲控制、高導(dǎo)熱AlN陶瓷基板表面拓?fù)淇刂啤lN陶瓷基板金屬化技術(shù)等研究進(jìn)展，以及高導(dǎo)熱+[超薄·高強(qiáng)·高韌]基板性能新挑戰(zhàn)等。報(bào)告指出，AlN陶瓷基板的熱導(dǎo)率提升有利于助推其更廣闊的應(yīng)用前景。超高導(dǎo)熱AlN陶瓷基板的低成本制造技術(shù)突破將會(huì)推動(dòng)AlN陶瓷基板進(jìn)入更多應(yīng)用領(lǐng)域。高性能AlN陶瓷基板與DPC/AMB/DBA金屬化技術(shù)的充分結(jié)合，將會(huì)更好的滿足未來(lái)高密度封裝的發(fā)展需求。
李學(xué)寶
懷柔實(shí)驗(yàn)室功率半導(dǎo)體研究所副教授
清潔化、柔性化、電氣化是新型電力系統(tǒng)的主要特征，功率半導(dǎo)體器件是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的核心元器件。懷柔實(shí)驗(yàn)室功率半導(dǎo)體研究所副教授李學(xué)寶做了“集成多芯片電流測(cè)量的大功率碳化硅MOSFET模塊研制”的主題報(bào)告，分享了一種集成多芯片并聯(lián)的電流測(cè)量模塊設(shè)計(jì)、大功率碳化硅MOSFET模塊的制備及測(cè)試等內(nèi)容。報(bào)告顯示，采用標(biāo)準(zhǔn)62mm封裝形式，設(shè)計(jì)了一款6芯片并聯(lián)的半橋模塊，可堆疊布置PCB羅氏線圈。根據(jù)不同工況的電流回路分別提取寄生參數(shù)，上下半橋具有較好的一致性，寄生電感偏差小于5%；采用疊層襯板實(shí)現(xiàn)模塊的低感設(shè)計(jì)。開(kāi)發(fā)了全流程封裝工藝，包含納米銀（銅）燒結(jié)、大面積低空洞率焊接、不同界面金屬層引線鍵合、耐高溫灌封等工藝。PCB板羅氏線圈可根據(jù)需要靈活嵌入，為開(kāi)展并聯(lián)芯片電流測(cè)量與均衡調(diào)控提供了基本手段。
王川寶
北京國(guó)聯(lián)萬(wàn)眾半導(dǎo)體科技有限公司研發(fā)總監(jiān)
北京國(guó)聯(lián)萬(wàn)眾半導(dǎo)體科技有限公司研發(fā)總監(jiān)王川寶做了“SiC基電力電子及射頻芯片技術(shù)發(fā)展”的主題報(bào)告，分享了SiC基GaN射頻器件、SiC電力電子器件等的研究進(jìn)展與成果。GaN 民用射頻芯片主要應(yīng)用場(chǎng)景涉及GaN大功率器件100-500W系列，GaN功率器件與模塊40-80W系列，GaN毫米波芯片（26G、28G、39G）等，4G/5G通訊、5G-A應(yīng)用則涉及反無(wú)人機(jī)、通訊干擾、射頻醫(yī)美等，GaN全流程自主可控涉及清晰的技術(shù)演化，高可靠性。SiC功率器件研發(fā)和生產(chǎn)主要涉及芯片加工、封裝測(cè)試、功能模塊環(huán)節(jié)。報(bào)告顯示，國(guó)聯(lián)萬(wàn)眾的6英寸SiC功率芯片研發(fā)生產(chǎn)線，凈化面積超過(guò)4000㎡，6英寸SiC產(chǎn)品2019年開(kāi)始批量供貨，SBD發(fā)貨大于5000萬(wàn)只，MOS發(fā)貨大于2000萬(wàn)只。國(guó)聯(lián)萬(wàn)眾的SiC 電力電子器件具有低比導(dǎo)通電阻、閾值電壓一致性、短路耐量、成本等方面具有核心優(yōu)勢(shì)。
龐凱敏
北京康美特科技股份有限公司研發(fā)總監(jiān)
北京康美特科技股份有限公司研發(fā)總監(jiān)龐凱敏做了“高可靠性碳化硅基IGBT器件封裝材料”的主題報(bào)告，分享了灌封材料的性能要求、灌封材料的選擇、環(huán)氧灌封膠設(shè)計(jì)等內(nèi)容。碳化硅IGBT器件灌封材料的選擇對(duì)其性能和壽命有著至關(guān)重要的影響。高功率密度需求催生封裝材料和工藝不斷選代。高可靠性IGBT灌封膠具有耐高溫、耐高壓、機(jī)械強(qiáng)度-高低溫循環(huán)等性能要求。報(bào)告顯示，環(huán)氧灌封膠設(shè)計(jì)技術(shù)難點(diǎn)涉及低膨脹系數(shù)與低模量間難以平衡的矛盾，高填充體系的高黏度難題，高填充材料普遍面臨粘接強(qiáng)度不足的挑戰(zhàn)。為了提高環(huán)氧灌封膠的韌性，可以在環(huán)氧機(jī)體中引入增韌劑，或通過(guò)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)引入柔性鏈段。提高熱灌封膠的熱導(dǎo)率，有利于將熱量從芯片等器件導(dǎo)出，提高散熱效率，確保IGBT的溫度控制和性能穩(wěn)定。提高環(huán)氧灌封材料導(dǎo)熱性能，在不影響工藝性和可靠性的前提下，盡可能多的添加合適的導(dǎo)熱填料。報(bào)告指出，通過(guò)材料結(jié)構(gòu)和組成優(yōu)化，設(shè)計(jì)制備出可以滿足現(xiàn)有SiC功率器件灌封用的環(huán)氧樹(shù)脂灌封膠。SiC功率器件用的環(huán)氧灌封膠的耐熱性和耐高低溫沖擊等性能，有待進(jìn)一步提升。
王珩宇
浙江大學(xué)研究員
浙江大學(xué)研究員王珩宇做了“碳化硅超級(jí)結(jié)功率器件技術(shù)”的主題報(bào)告，分享了SiC超結(jié)器件的研制、SiC浮島器件的研制等研究進(jìn)展。報(bào)告指出，SiC功率器件性能逐漸接近了其一維理論極限，進(jìn)一步降低電阻和功率損耗遇到了技術(shù)瓶頸。超級(jí)結(jié)和浮島結(jié)技術(shù)通過(guò)空間電荷平衡，可以實(shí)現(xiàn)高效電場(chǎng)分布，進(jìn)而突破SiC器件一維電阻極限。目前，SiC超級(jí)結(jié)和浮島結(jié)技術(shù)都分別提高了碳化硅器件的性能，并成功實(shí)現(xiàn)了一維極限的突破。另一方面，SiC超級(jí)結(jié)和浮島結(jié)系列器件的性能尚未兌現(xiàn)其理論性能優(yōu)勢(shì)，未來(lái)有希望將器件性能（功率品質(zhì)因數(shù)FOM）進(jìn)一步提高5倍。
馬杰
東南大學(xué)集成電路學(xué)院
東南大學(xué)集成電路學(xué)院馬杰做了“碳化硅全集成技術(shù)進(jìn)展”的主題報(bào)告，分享了相關(guān)研究進(jìn)展。報(bào)告指出，基于碳化硅縱向MOS進(jìn)行擴(kuò)展，集成低壓CMOS，構(gòu)建成碳化硅全集成技術(shù)。碳化硅縱向MOS工藝技術(shù)成熟，易于實(shí)現(xiàn)CMOS集成。受碳化硅縱向MOS結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)限制，可集成的器件種類不夠豐富。未來(lái)CMOS器件在閾值匹配，高壓LDMOS器件在表面載流子路徑控制，高低壓隔離在深阱、埋層，大規(guī)模集成在線寬等方面面臨著挑戰(zhàn)。
張峰
廈門(mén)大學(xué)教授
《SiC功率器件的光激發(fā)研究》
楊新宇
山東大學(xué)
山東大學(xué)楊新宇做了“新型1200V 4H-SiC溝槽JBS的設(shè)計(jì)與仿真”的主題報(bào)告，分享了仿真模型和校準(zhǔn)、新型JBS和仿真結(jié)果等內(nèi)容。報(bào)告顯示，研究使用4H-SiC SBD的測(cè)試數(shù)據(jù)、微調(diào)金屬功函數(shù)、隧穿有效質(zhì)量和擬合參數(shù)來(lái)校準(zhǔn)TCAD模型，以匹配實(shí)驗(yàn)結(jié)果。該研究引入了一種雙外延溝槽JBS（DET-JBS）結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過(guò)深溝槽PN結(jié)和雙外延層顯著提高了二極管性能。與標(biāo)準(zhǔn)JBS二極管相比，DET-JBS在1200V下的漏電流降低了4個(gè)數(shù)量級(jí)，在1e-4A漏電流下的擊穿電壓提高了14%，同時(shí)在10A下保持了1.31V的低正向電壓。研究證明了DET-JBS結(jié)構(gòu)在高功率應(yīng)用中的巨大潛力。
張彤宇
西安交通大學(xué)
《寬禁帶器件高溫高可靠封裝技術(shù)研究》
（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資料整理，僅供參考）
