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超薄芯片背道工藝在芯片制程中的應(yīng)用發(fā)展
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2022-08-12

早期半導(dǎo)體芯片的背面工藝相對簡單,由于加工設(shè)備的精度低、晶圓片減薄后容易翹曲以及生產(chǎn)操作難度大等原因,碎片率是背道工藝中的難點。同時,IGBT的發(fā)展也需要隨著背面工藝發(fā)展來不斷提升器件性能,因此,近十年來,基于背道工藝加工的相關(guān)設(shè)備性能、工藝技術(shù)、創(chuàng)新結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)與提升,帶來功率器件朝向高性能先進功率器件領(lǐng)域的快速發(fā)展,主要體現(xiàn)就是晶圓片減薄后的厚度不斷降低,目前國際先進水平已經(jīng)達到50~40μm,在保證流通碎片率較低的情況下來實現(xiàn)器件的高性能。

國際主流功率器件公司Infineon、Toshiba、Mitsubishi、ROHM、ST、AOS等均在先進功率器件上采用超薄芯片背道工藝。國內(nèi)的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域研發(fā)與進展程度與國際相較還有一定差距,近年來,華虹NEC、華潤微電子、杭州士蘭微、吉林華微等主要功率器件制造產(chǎn)線,也在不斷升級完善和提升自己的背道工藝技術(shù)與能力。

隨著SiC、GaN-SiC寬禁帶半導(dǎo)體(第三代半導(dǎo)體)的發(fā)展,其背面工藝的進一步提升也提上議程,包括SiC超薄片背面的加工工藝、GaN-SiC背面的器件結(jié)構(gòu)與TSV工藝需求等,將是決定相關(guān)器件性能的關(guān)鍵技術(shù)工藝。

先進功率器件主要面向當前迅速發(fā)展的新能源領(lǐng)域(功率轉(zhuǎn)換及儲能等)、電動汽車、移動智能終端及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

以下為薄片/超薄片背道工藝在部分功率器件上的應(yīng)用和價值體現(xiàn):

1)對于常規(guī)功率器件硅基平面高壓(600~1200V)MOSFET的背面工藝后薄片一般在220μm左右,如果能夠進一步做到160μm厚度,價格將提升10 %以上,用于工業(yè)領(lǐng)域的提升20%以上,薄片的產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域也會更為廣闊;

2)對于IGBT產(chǎn)品則必須做到薄片/超薄片工藝,其中: NPT型IGBT,常規(guī)薄片工藝即可(可以不用Taiko);對于FS結(jié)構(gòu)IGBT,必須采用超薄片工藝來實現(xiàn);

3)對于SiC器件,必須保證減薄到200μm以下,最好能夠到100μm,則其價值可增加20%以上。


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