碳化硅材料装备技术现状

碳化硅材料面临着巨大的市场需求,该材料的生产装备却仍然严重依赖进口,国产程度低下,从原材料生产到衬底加工涉及到的材料装备的角度出发,分类介绍了各类装备技术现状。     

碳化硅材料发光特性研究进展

碳化硅作为一种优秀的微电子材料,在高频、高温、大功率、强辐射环境中颇具应用潜力。然而由于其间接带隙的特点,碳化硅LED不能像氮化镓、磷化镓LED那样有效发光,因此人们竞相研究能提高碳化硅发光效率的方法,其中包括非晶碳化硅、多孔单晶碳化硅、用CVD方法制备的纳米碳化硅和用离子注入方法制备的多孔碳化硅。在最近几年,这些研究已取得巨大进展,从而使其成为适用于发展中的OEIC技术的颇具潜力的材料。     

碳化硅铝合金材料触变成形电子封装壳体研究

采用有限元软件DEFORM-3DTM,开发了热力耦合触变成形电子封装壳体模拟模型,模拟了SiCp/A356(铝合金)复合材料电子封装壳体的成形过程。对触变成形过程中坯料流动速度、等效应变和温度分布进行了分析,并对可能产生的成形缺陷进行了预测。结果发现,使用半固态触变成形技术可成形SiCp/A356复合材料电子封装壳体,在挤压速度为100mm/s、坯料温度为580℃时,能够较好地满足电子封装壳体尺寸的要求,但成形过程中常伴有低于半固态温度的热加工现象出现。     

道康宁半导体承担美国海军碳化硅材料开发

正道·康宁复合半导体方案公司于近日称己与美海军研究局签订了一份价值360万美元的合同,开发碳化硅半导体材料技术。据悉,作为第三代半导体材料的碳化硅对于宽能带隙设备的开发具有十分重要的意义,可用于支持包括先进雷达系统、基于手机的系统、混合电力车辆以     

碳化硅材料在微电子机械系统中的应用

碳化硅材料包括单晶碳化硅、多晶碳化硅、无定形碳化硅等,由于其显著的材料特性,如耐热、耐磨、化学惰性和高硬度等,近年来在微电子机械系统(MEMS)领域受到越来越多的关注。应用特定的工艺条件将碳化硅材料制成MEMS器件,可以在某些特殊条件下使用,克服了常规材料本身的局限性,从而为碳化硅材料的应用开发了新的领域。追踪这一国际热点研究问题,针对以上几种不同形态材料,分别举例说明了它们在MEMS领域应用的进展情况。     

碳化硅宽带隙半导体材料生长技术及应用(英文)

概括了宽带隙半导体材料碳化硅的主要特性及生长方法,介绍了其在微电子及光电子领域的应用,并对其发展动态及存在问题进行了简要评述。     

芯片背面磨削减薄技术研究

通过实验数据和实物照片列出了减薄工艺参数、检测结果;并结合实例研究了现代磨削减薄系统多采用的硅片自旋转磨削技术,探讨脆性材料进行延性域磨削的加工机理。     

碳化硅ICP刻蚀的掩膜材料北大核心

SiC材料由于具有非常强的化学稳定性与机械硬度,不能用酸或碱性溶液对其进行腐蚀,在MEMS制备工艺中,通常采用干法刻蚀来制备SiC结构。针对干法刻蚀中遇到的问题,比较了光刻胶、Al和Ni等多种掩膜材料对SiC刻蚀的影响以及SiC与掩膜材料的选择比。实验证明,光刻胶作为掩膜,与SiC的选择比约为1.67,并且得到的台阶垂直度较差。Al与SiC的选择比约为7,但是致密性差,并且有微掩膜效应。金属Ni与SiC的选择比约为20,并且得到的台阶比较垂直且刻蚀形貌良好。最后,使用Ni作为掩膜材料对SiC压阻式加速度传感器的背腔和压敏电阻进行了电感耦合等离子体(ICP)刻蚀。     

碳化硅衬底精密加工技术

介绍了一种包含多线切割、研磨、抛光等主要工序的75 mm(3英寸)碳化硅衬底精密加工技术,该技术成功对本单位自主研制的碳化硅衬底进行精密加工。实验过程中使用了几何参数测试仪、强光灯、微分干涉显微镜(DIC)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)等检测手段对加工工艺效果进行监控。通过该技术制备出了几何尺寸参数良好、表面质量优良的碳化硅晶片。     

复合双性LTCC材料基础研究

随着电子技术在自动化、工业控制、医学、航天航空和日常生活等领域的广泛应用,高密度、宽温域、小尺寸、多功能、高品质等特性日益成为其发展的必然趋势,同时这些特性给传统封装技术及工艺带来了巨大的挑战。在众多的封装技术中,低温共烧陶瓷LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic)技术成为了国际研究的焦点,因为利用LTCC技术制备的产品不仅能具备高电流密度、小体积,而且还具备高可靠性和优良的电性能、传输特性及密封性。LTCC技术是一种先进的混合电路封装技术。它将四大无源器件,即变压器(T)、电容器(C)、电感器(L)和电阻器(R)集成,配置于多层布线基板中,与有源器件(如:功率MOS、晶体管和IC电路模块等)共同集成为一完整的电路系统。因此LTCC技术又称为混合集成技术,它能有效地提高电路的封装密度及系统的可靠性。笔者围绕LTCC技术中的低温共烧铁氧体LTCF(Low Temperature Co-fired Ferrite)材料,采用理论、实验及应用三位一体的研究模式,开发了一种新型LTCC复合介质材料,不但对该材料的复合机理进行了理论模拟而且对其在LTCC滤波器中的应用展开了研究。笔者在理论模型、材料制备和器件设计上做了一些探索性和创新性的工作,具体内容如下:(1)探索性地建立了针对LTCC陶瓷的低温烧结模型。模型基于液相烧结理论,以液相在晶粒边界引起的毛细管压力及溶解–淀析过程中化学势能的变化为烧结驱动力,将烧结温度、时间与烧结后的最终晶粒大小、相对密度联系起来,模拟出低温烧结动态过程中相对密度的变化趋势。(2)首次提出铁电–铁磁复合材料的复合理论并给予了系统的分析。讨论了复合材料中两相成分的化学结构及电磁性能在理论上对复合可能性的影响,根据材料的微观结构建立了复合模型,模型中假设铁电相均匀分布于铁磁相晶粒表面,并和气孔一起形成非磁性薄层将铁磁晶粒之间隔断,使铁磁颗粒孤立。通过对复合结构中铁磁晶粒内场变化的分析,推导出复合材料铁电/铁磁成分比与复合磁导率的关系方程;另外,利用微观结构中电流流通的等效电路,推导得到不同铁电/铁磁成分比时复合材料复数介电常数与频率的关系表达式。(3)研究了工艺条件对材料电磁性能的影响。按照工艺流程改变工艺参数预烧温度、二次球磨时间、烧结曲线中升温降温速度、烧结温度和保温时间,通过SEM、XRD等分析手段了解改变工艺参数对铁氧体材料微观结构的影响规律,通过对材料介电常数频谱、磁导率频谱及品质因数的测量得知工艺参数对材料电磁性能的影响规律,根据实验数据结果得到最佳铁氧体烧结工艺参数。(4)研究了不同掺杂离子及助熔剂的加入对低温烧结铁氧体LTCF材料的微观结构及电磁性能影响。首先研究了不同MnCO3和CuO含量对NiZn铁氧体烧结特性、微观结构及电磁性能的影响,首次发现了掺杂Mn离子的NiZn铁氧体其电磁性能对烧结温度具有敏感性。其次研究了不同助熔剂Bi2O3、WO3和Nb2O5对NiCuZn铁氧体烧结特性、微观结构及电磁性能的影响,实验揭示W6+对材料微观结构的改善;最后对低温NiCuZn铁氧体进行改性掺杂,研究稀土氧化物CeO2对其微观结构及电磁性能的影响,并给出NiCuZn铁氧体掺杂稀土元素时的磁频谱及介频谱。(5)开发了一新型的基于不同低温烧结NiCuZn铁氧体与高介电常数(BaTiOk+X)钙钛矿的具有电感、电容双性的铁电–铁磁复合材料,研究了不同铁电–铁磁含量对各组复合材料微观结构及电容电感双性的影响。并研究了不同助熔剂Bi2O3、WO3和Nb2O5对其烧结特性、微观结构及电容电感双性的影响。最后对复合材料进行稀土掺杂改性,研究稀土氧化物CeO2对其微观结构及电容电感双性的影响。(6)设计并制作出两种使用LTCC复合双性材料的3G通讯设备用带通滤波器。采用Ansoft HFSS电磁仿真软件对所建立的滤波器模型进行模拟仿真,通过调节滤波器结构参数使滤波器各性能指标达到要求,并实现生产制备。制得带通中心频率3.5 GHz,插损<2.8 dB,带宽>400 MHz,阻带衰减大于35 dB的微带式带通滤波器和带通中心频率1.4 GHz,插损<3 dB,带宽>160 MHz,阻带衰减大于30 dB的LC式带通滤波器。     

硅片减薄技术研究

集成电路芯片不断向高密度、高性能和轻薄短小方向发展,为满足IC封装要求,越来越多的薄芯片将会出现在封装中。此外薄芯片可以提高器件在散热、机械等方面的性能,降低功率器件的电阻。因此,硅片减薄的地位越来越重要。文章简要介绍了减薄的几种方法,并对两种不同研磨减薄技术的优缺点进行了对比。此外,从影响减薄质量的因素如主轴转速、研磨速度及所使用的保护膜等几方面进行了实验的验证,分析了不同参数对质量的影响效果。并根据减薄后的质量情况,使用统计方法,对减薄的过程进行了监控。     

碳化硅单晶切割技术研究

碳化硅单晶材料是第三代宽禁带半导体材料的代表,对电子产业的发展起到强有力的支撑。晶片加工技术是器件生产的重要基础和基本保证,任何具有优异特性的材料只有在成功有效的加工技术下才能发挥实际效能。本文介绍了切割工艺,通过工艺实验及对实验结果的分析,确定了切割工艺参数。     

发展中的SiCOI技术

SiCOI技术是SiC材料与SOI技术结合而形成的一种新的微电子技术，它的产生与发展不仅推动SIC半导体技术的发展，还将弥补SI SOI技术应用的局限性，并将在高温、高频、大功率、抗辐射等电子学领域得到应用的发展。文章介绍了近年来SiCOI技术的最新进展和简要评述。     

超薄硅片倒角工艺研究

在硅片加工的前期工程中,由于切割成型的硅片存在着边缘崩口、裂纹、应力集中等物理特性差的现象,需用倒角机来对硅片进行边缘磨削加工,以改善硅片的物理性能,随着硅片厚度的减小,硅片边缘越来越容易出现崩边,碎片率也逐渐提升,砂轮寿命也在逐渐降低,硅片的倒角技术逐渐变为一个难题。本文通过对砂轮转速、吸盘转速的改变来开展工艺试验,当加工超薄硅片时适当减小砂轮转速,可明显提高硅片边缘倒角质量;吸盘转速一般稳定在15 mm/s左右时,加工速率相对比较高,边缘质量也会得到最大程度的保证。     

RF溅射碳化硅薄膜的结构研究

本文作者用RF溅射法获得碳化硅薄膜,利用AES、XPS、TEM和UPS等现代分析仪器研究了碳化硅薄膜的结构.溅射薄膜中Si∶C=1∶1.主要化学键形式为Si-C共价键,原子排布状态为非晶态,并且在短程结构中存在大量畸变与缺陷,薄膜为不理想非晶结构,带尾较长.     

硅研磨片超声波清洗技术的研究

介绍了硅研磨片清洗的重要性,分析了影响硅研磨片质量的主要因素,即金属杂质和各种污染物.重点分析了硅研磨片表面沾污的原因,并且通过大量的实验分析得到了活性剂和碱性清洗液、去离子水的最佳体积比是0.20:1.00:10.0,清洗的最佳时间为3 min～5 min和最佳温度范围为40℃～50℃.     

硅片表面磨削技术的应用研究

随着IC制造技术的飞速发展,为了增加IC芯片产量和降低单元制造成本,硅片直径趋向大直径化,原有的传统研磨工艺已不适应大直径硅片的加工,人们开始研究用硅片自旋转表面磨削方法来代替传统的研磨方法。通过实验的方法,对切割后的硅片表面进行磨削,获得了较理想的表面效果,达到了减少抛光去除量和抛光时间的目的。