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化合积电:致力于成为全球领先的宽禁带半导体材料和器件公司!

发表时间:2021-12-16 10:08作者:化合积电网址:http://www.csmc-semi.com

化合积电(厦门)半导体科技有限公司成立于2020年,是一家专注于第三代(宽禁带)半导体衬底材料和器件研发、生产和销售的高科技企业,致力于成为全球领先的宽禁带半导体材料和器件公司,核心产品是晶圆级金刚石热沉片金刚石基氮化镓外延片氮化铝薄膜和压电材料等。


公司具备MPCVD设备设计能力,国内率先掌握MPCVD制备高质量金刚石的核心工艺并实现量产, 并且独创金刚石原子级表面高效精密加工方法,引领全球将金刚石热沉片表面粗糙度从数十微米级别降低至1nm以下,达到半导体级应用标准。采用金刚石热沉的大功率半导体激光器已经用于光通信,在激光二极管、功率晶体管、电子封装材料等领域也都有应用。


基于晶圆级的金刚石产品能力,公司开发出了金刚石基氮化镓外延片,主要应用在射频(卫星、5G基站)与高功率器件(光伏、风力发电、新能源车、储能)等对热管理需求高的领域,作为碳化硅基氮化镓材料的补充。


金刚石热沉片

金刚石在室温下具有最高的热导率,是铜、银的5倍,又是良好的绝缘体,因而是大功率激光器件、微波器件、高集成电子器件的理想散热材料。采用金刚石热沉(散热片)的大功率半导体激光器已经用于光通信,在激光二极管、功率晶体管、电子封装材料等方面都有应用;热导率1000~2000W/m.k,金刚石是热沉材料的不二之选。


Process flow

工艺流程:


NO.1 生长

采用自主设计定制的 MPCVD 装置,制备大面积高品质金刚石膜,具有高厚度均匀性和高生长速率。


NO.2 研磨、抛光

采用研磨抛光专用设备,使CVD金刚石生长面表面粗糙度 Ra < 1 nm,呈镜状光泽。完全符合金刚石作为电子元件,需具备的极低的表面粗糙度和极高的面型精度,从而增大接触面积,提高其散热效率。


NO.3 切割

采用激光切割,热影响区小、工件基本无变形、工具无损耗、割缝窄、切割速度快、割缝边缘垂直度好、切好无机械应力等。


Core technology innovation

核心技术创新点

MPCVD生长工艺


化合积电为国内率先采用具有等离子体密度高、无放电电极污染、控制性好等优点的微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备金刚石。目前,已具有自己设计定制设备的能力(915GHZ 6寸的设备已完成设计)。相较于目前世界范围内得到广泛使用的其他三种金刚石膜沉积技术(热丝CVD、直流辅助等离子体CVD、直流电弧等离子体喷射CVD),MPCVD是制备高质量金刚石的更先进的方法。

 MPCVD生长工艺的优势



金刚石&氮化镓外延片

GaN功率器件常用衬底材料(蓝宝石、硅、碳化硅)热导率较低,极大限制了器件散热和大功率性能需求。仅依靠传统的衬底材料(硅、碳化硅),通过被动冷却技术,难以满足高功率条件下的散热需求,严重限制GaN基功率器件潜力释放。因此,散热问题成为制约GaN基功率器件进一步发展和广泛应用的主要技术瓶颈之一。


Diamond & GaN是支撑未来高功率射频和微波通信、宇航和军事系统以及5G和6G移动通信网络和更复杂的雷达系统的核心技术。化合积电同时掌握Diamond & GaN 三种主流结合方式,技术水平国际领先:


1.0:GaN/金刚石键合

化合积电金刚石热沉片和晶圆级金刚石产品技术指标达到世界领先的水平,晶圆级金刚石生长面表面粗糙度Ra<1nm,金刚石热沉片的热导率达1000-2000W/m.K。通过与GaN键合,可以有效地降低器件的温度,提高器件的稳定性和寿命。

2.0:Diamond on GaN(Coating工艺)

化合积电采用微波等离子体化学气相沉积设备,在50.8 mm(2英寸)硅基氮化镓HEMT上实现<10um厚度多晶金刚石材料的外延生长。采用扫描电子显微镜及X射线衍射仪对金刚石薄膜的表面形貌、结晶质量以及晶粒取向进行表征测试,结果显示:样品表面形貌较为均匀,金刚石晶粒基本表现为(111)面生长,具有较高晶面取向。在生长过程中有效避免了氮化镓(GaN)被氢等离子体刻蚀,使得金刚石镀膜前后氮化镓特性未发生明显变化。

3.0:GaN on Diamond, 金刚石外延氮化镓

目前化合积电的金刚石产品引领全球,可以用来做外延片生长工艺;在GaN on Diamond 外延生长中,化合积电通过特殊工艺生长氮化铝AIN作为GaN外延层,目前已有产品面世:Epi-ready-GaN on Diamond(AlN on Diamond)。


氮化铝基板和压电材料

氮化铝(AlN)具有很多优异的物理化学性质,如高击穿电场、高热导率、高电阻率、高化学和热稳定性以及良好的光学及力学性能。在紫外LED、紫外探测芯片、紫外激光、5G射频前端滤波器及国防军工、航空航天等领域具有广泛的应用前景。


金刚石和氮化镓晶格失配较大,必须通过buffer来调节,高质量的氮化铝缓冲层是核心,化合积电在积累金刚石基氮化铝的工艺同时,积累了蓝宝石基氮化铝硅基氮化铝,目前硅基氮化铝(PVD法)XRC小于0.8° ,为硅基氮化镓提供了高品质低成本方案。蓝宝石基/硅基氮化铝在紫外LED、紫外探测芯片、紫外激光、5G射频前端滤波器及国防军工、航空航天等领域都有重要应用。

同时,氮化铝薄膜也是BAW滤波器的核心材料,压电氮化铝薄膜正在研发中,敬请期待。

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