【基板開發(fā)最前沿（二）】科銳及羅姆展現(xiàn)的SiC基板的未來

圖：科銳的SiC基板。左為功率元件用4英寸品，右側(cè)為LED用6英寸品（點(diǎn)擊放大）
“基板開發(fā)最前沿”的第二篇介紹SiC基板廠商的舉措。目前使用SiC的功率半導(dǎo)體元件（以下稱功率元件）比IGBT等Si制功率元件更有望使逆變器等電力轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)高效率化及小型化，因而備受關(guān)注。SiC制二極管自產(chǎn)品化以來已經(jīng)過了近10年，出現(xiàn)了在空調(diào)等領(lǐng)域采用等普及的征兆（參閱本站報(bào)道1）。而實(shí)用化較晚的晶體管也終于從2010年底開始了被寄予熱望的MOSFET產(chǎn)品化進(jìn)程，SiC制功率元件的開發(fā)正急速推進(jìn)。

在SiC制功率元件的制造上，不可或缺的是SiC基板。這是由于基板的口徑及品質(zhì)很大程度上左右著功率元件的成本及性能。在SiC基板領(lǐng)域，走在業(yè)務(wù)及技術(shù)最前沿的是美國科銳公司（Cree）。

據(jù)科銳介紹，SiC基板以前以3英寸品為主流，而預(yù)計(jì)今后4英寸產(chǎn)品將成主流。原因是口徑越大，元件的生產(chǎn)效率就越高，從而有助于降低成本。該公司已開發(fā)出了6英寸品，目標(biāo)是在2012年中期商用化（參閱本站報(bào)道2）。目前，在已開發(fā)出的SiC基板上，稱為微管（Micro Pipe）的結(jié)晶缺陷的密度不到10個(gè)/cm2。該公司考慮進(jìn)一步降低結(jié)晶缺陷密度，力爭在6英寸品上也實(shí)現(xiàn)4英寸品上的接近0個(gè)，即“無微管”。并且，雖然尚無具體計(jì)劃，但已把眼光投向了8英寸化。

科銳之所以能在SiC基板領(lǐng)域發(fā)揮優(yōu)勢的一個(gè)原因是，其不僅做基板業(yè)務(wù)，而且還從事元件業(yè)務(wù)。此前該公司一直在制造、銷售利用SiC基板制造的二極管，2011年1月還發(fā)布了MOSFET新產(chǎn)品（參閱本站報(bào)道3）。該公司稱，通過制造功率元件，可迅速推進(jìn)功率元件所必需的基板改善。

科銳不僅面向功率元件用途，還面向白色LED使用的藍(lán)色LED芯片及基站等使用的高頻元件用途制造SiC基板。即開展著LED、高頻元件及功率元件三大類SiC基板業(yè)務(wù)。其中，外銷的是高頻元件和功率元件用SiC基板。而LED用SiC基板，據(jù)稱只用于自己制造的高效率白色LED內(nèi)的藍(lán)色LED芯片。對于LED用SiC基板，將考慮從2011年開始逐步推進(jìn)6英寸化進(jìn)程。

SiC制功率元件的開發(fā)速度提高

追趕科銳的第二陣營供應(yīng)商中，備受關(guān)注的是德國的SiCrystal公司。該公司以前是德國西門子集團(tuán)（Siemens）旗下的企業(yè)，現(xiàn)在成為了羅姆的全資子公司（參閱本站報(bào)道4）。

羅姆收購SiCrystal的目的至少有兩個(gè)。一是加快開發(fā)羅姆以前就已致力的SiC制功率元件，以及使用該元件的模塊產(chǎn)品。“以前對SiC制功率元件成品率下降的原因究竟是在基板上，還是在元件的制造工序上不是很清楚。而且，即便是使用滿足一定性能指標(biāo)的‘標(biāo)準(zhǔn)’SiC基板，有時(shí)也會出現(xiàn)成品率下降的情況。SiCrystal進(jìn)入集團(tuán)旗下后，成品率下降的原因確定變得容易，向基板開發(fā)方反饋改善品質(zhì)的信息也得以迅速進(jìn)行”（前面提到的羅姆負(fù)責(zé)人）。其結(jié)果，因SiC制功率元件成品率的提升帶來了成本的降低和開發(fā)速度的提高。羅姆之所以先于其他公司實(shí)現(xiàn)SiC制MOSFET的產(chǎn)品化，“很大程度上也歸功于有了SiCrystal”（該負(fù)責(zé)人），羅姆這樣強(qiáng)調(diào)了其重要性（參閱本站報(bào)道5）。

收購SiCrystal的另一個(gè)目的在于獲得基板的穩(wěn)定供應(yīng)。在科銳幾乎壟斷SiC基板銷售的情況下，一旦科銳的供貨因某種原因減少或者停止，就會對SiC制功率元件業(yè)務(wù)造成負(fù)面影響。在集團(tuán)內(nèi)加入SiC基板廠商的目的便是為了回避這一風(fēng)險(xiǎn)。

SiCrystal的SiC基板質(zhì)量高，還包括微管密度不到1個(gè)cm-2的高級品。并且具備SiC基板薄的特點(diǎn)?！捌渌镜漠a(chǎn)品厚度約為350μm，而SiCrystal的基板只有250μm”（羅姆的開發(fā)負(fù)責(zé)人）。因此，該公司的基板具有容易縮小功率元件的導(dǎo)通電阻的優(yōu)點(diǎn)。除此之外，已經(jīng)通過質(zhì)量管理體系國際標(biāo)準(zhǔn)“ISO9001”的認(rèn)證也是其特點(diǎn)之一。

現(xiàn)在，SiCrystal正在對功率元件用3英寸和4英寸的SiC基板實(shí)施產(chǎn)品化。現(xiàn)在，3英寸產(chǎn)品仍占據(jù)主流，但2011年4英寸產(chǎn)品有望取而代之。6英寸化已成為目標(biāo)，計(jì)劃在2012年前后實(shí)現(xiàn)。SiCrystal的基板除了供應(yīng)羅姆之外，“還在積極外銷”（前面提到的羅姆負(fù)責(zé)人）。意在通過接受外銷顧客的反饋，“進(jìn)一步加快基板品質(zhì)的提升速度”（該負(fù)責(zé)人）。（記者：根津 禎）