可降低成本,日本公司Daicel開發(fā)出新碳化硅燒結(jié)材料

作者 | 發(fā)布日期 2024 年 07 月 22 日 17:59 | 分類 企業(yè)

據(jù)日媒報道,7月17日,日本材料公司Daicel與大阪大學(xué)共同宣布成功開發(fā)出一種新型銀硅復(fù)合燒結(jié)材料,可提高碳化硅(SiC)功率半導(dǎo)體的性能。

這一成就是由Daicel和大阪大學(xué)科學(xué)與工業(yè)研究所柔性3D封裝合作研究所特聘副教授滕頭領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合研究團(tuán)隊取得的。

據(jù)悉,此前功率半導(dǎo)體通常由硅制成,但隨著應(yīng)用功率的逐步增大,硅逐步失去話語權(quán)。目前,以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體在大功率領(lǐng)域已得到了實際應(yīng)用。雖然碳化硅功率半導(dǎo)體的普及是意料之中的事情,但其在200℃以上高溫環(huán)境下的工作仍面臨一些阻礙。要解決此類問題,必須開發(fā)出保證穩(wěn)定運行的耐熱和散熱技術(shù),以及保持結(jié)構(gòu)可靠性的材料,但這些技術(shù)的開發(fā)卻進(jìn)展緩慢。

圖片來源:拍信網(wǎng)正版圖庫

迄今為止,人們主要考慮使用銀納米粒子(粒徑小于100nm)燒結(jié)和接合技術(shù)來解決這些高溫操作問題。然而,在嚴(yán)重的熱沖擊試驗(-50~250°C)中,銀鍵合與半導(dǎo)體器件鍵合之間的界面(邊界)出現(xiàn)裂紋和結(jié)構(gòu)破壞等問題仍然存在。 因此,研究團(tuán)隊嘗試開發(fā)一種新的銀硅鍵合材料。

這種新型鍵合材料在銀硅鍵合界面的硅表面有一層氧化膜,可確保形成低溫界面,實現(xiàn)低熱膨脹系數(shù)的鍵合材料,顯著改善界面開裂和結(jié)構(gòu)破壞問題。 此外,通過調(diào)整硅的添加量,還可以控制熱膨脹系數(shù)。

此外,通過使用研究開發(fā)的銀硅復(fù)合燒結(jié)材料作為碳化硅功率半導(dǎo)體和DBC基板(帶銅電路的陶瓷基板)之間的結(jié)合材料,成功地減少了碳化硅功率半導(dǎo)體和結(jié)合材料之間的熱膨脹不匹配。 即使在惡劣的工作環(huán)境中,也不易在接合界面上出現(xiàn)裂縫和結(jié)構(gòu)破壞,從而實現(xiàn)了出色的接合可靠性。 此外,與傳統(tǒng)的純銀鍵合材料相比,硅的加入有望降低材料成本。(文:集邦化合物半導(dǎo)體Morty整理)

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