據(jù)日媒報(bào)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(duì)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(shí)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(yùn)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。
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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(yàn)（-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(duì)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(shí)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(shí)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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