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SOLUTION

解決方案

第三代半導體

第三代半導體


1.半導體簡介

半導體(英語:Semiconductor)是一種電導率在絕緣體至導體之間的物質,半導體和絕緣體之間的差異主要來自兩者的能帶寬度不同。

產業上,半導體所謂的“代”的劃分,指的是依據材料劃分:

【第一代半導體】主要指的是以硅(Si)和鍺(Ge)作為材料的半導體器件。

【第二代半導體】指的是以砷化鎵(GaAs)和銻化銦(InSb)為主的化合物半導體。

【第三代半導體】包括了以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)為代表的寬禁帶化合物半導體。碳化硅及氮化鎵在材料性能上各有優劣,因此在應用領域上各有側重及互補。

2.碳化硅晶片加工解決方案

在第三代半導體材料中,SiC具有禁帶寬度大、擊穿電場高、飽和電子漂移速度高、熱導率大等特點,可應用于1200伏特以上的高壓環境,因此在嚴苛環境中有著明顯優勢,可廣泛應用于新能源汽車、5G通訊、光伏發電、軌道交通、智能電網、航空航天等現代工業領域。

然而,由于SiC晶體具有高硬、高脆、耐磨性好、化學性質極其穩定的特點,使得SiC晶片的加工變得非常困難。而金剛石是已知自然存在最堅硬的物質,最適合用來加工SiC晶片。

SiC單晶片的超精密加工工藝,按照其加工順序,主要經歷以下幾個過程:多線切割、雙面粗磨、雙面精磨、雙面化學機械拋光和Si面CMP。

 

第三代半導體

多線切割(MWS)加工效果

參數 加工數據
切割時間(h) 100-120
TTV(um) <10
Warp(um) <30
Bow(um) <15

雙面粗磨DSL加工效果

參數 加工數據
去除率(um/min) 1-1.5
TTV(um) <2
Warp(um) 15-30
Bow(um) <10

雙面精磨DMP加工結果

參數 加工數據
去除率(um/min) 0.3-0.4
TTV(um) <2
Ra(nm) <1

3.氮化鎵晶片加工解決方案 

氮化鎵(GaN)作為典型的第三代半導體材料,制備技術的難點在于晶圓制備工藝,由于制備氮化鎵的單晶材料無法從自然界中直接獲取,所以氮化鎵的主要制備方法是在藍寶石、碳化硅、硅等異質襯底上進行外延。

目前 GaN 器件有三分之二應用于軍工電子,如軍事通訊、電子、干擾、雷達等領域;在民用領域,氮化鎵主要被應用于通訊基站、功率器件等領域。未來將廣泛應用于 5G 基站、 新能源汽車、 特高壓、 數據中心等場景。

氮化鎵襯底片的超精密加工工藝,按照其加工順序,主要經歷以下幾個過程:雙面研磨、單面精磨、單面精拋。


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