随着国家“双碳战略”的推进，新能源工业和电动汽车工业蓬勃生长，爆发了对功率转换装置如太阳能逆变器，电动汽车充电桩，车载充电器和马达驱动器等的重大需求，半导体功率器件是上述种种功率转换装置的焦点。而碳化硅（SiC）质料具有耐高温顺高压的特点，基于SiC的器件还具有高开关频率和低静态功耗，在高电压和大电流的领域，SiC都被以为是将取代硅成为功率器件的主流质料。

1后摩尔时代的第三代半导体

半导体质料现在已经生长至第三代。古板硅基半导体由于自身物理性能缺乏以及受限于摩尔定律，逐渐不顺应于半导体行业的生长需求，砷化镓、碳化硅、氮化镓等化合物半导体也因而降生。从手艺来看，半导体质料现在已生长了三代。

第一代半导体质料以古板的硅（Si）和锗（Ge）为代表，是集成电路制造的基础，普遍应用于低压、低频、低功率的晶体管和探测器中，90%以上的半导体产品是用硅基质料制作的；

第二代半导体质料以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）和磷化镓（GaP）为代表，相对硅基器件具有高频、高速的光电性能，普遍应用于光电子和微电子领域；

第三代半导体质料以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石（C）、氮化铝（AlN）等新兴质料为代表。

图 1 半导体生长蹊径

相较前两代半导体，第三代半导体物理性能相对更精彩，有望在各个领域实现对前两代周全替换。在禁带宽度、介电常数、导热率及最高事情温度等方面，碳化硅、氮化镓性能更为精彩，在5G通讯、新能源汽车、光伏等领域，头部企业逐步使用第三代半导体。在高压、高频、高温领域以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体衬底质料市场规模有望迎来快速生长机缘，待本钱下降有望实现周全替换。

表 1 第三代半导体简介（左）和各代半导体物理性能比照（右）

2SiC是第三代半导体质料的代表

第三代半导体经典的应用是碳化硅。本报告也主要着重对碳化硅的生长状态举行先容和剖析。

碳化硅是由美国人艾奇逊在1891年电熔金刚石实验时，在实验室无意发明的一种碳化物，其时误以为是金刚石的混淆体，故取名金刚砂，1893年艾奇逊研究出来了工业冶炼碳化硅的要领，也就是各人常说的艾奇逊炉，一直沿用至今。自碳化硅被发明后数十年，生长历程一直较为缓慢。直到科锐（即Cree，现更名为Wolfspeed）建设并最先碳化硅的商业化，碳化硅行业在以后25年最先进入快速生长阶段。

碳化硅具有众多手艺优势，宽禁带特征有助于提高碳化硅器件的稳固性，使其具备优异的耐高温性、耐高压性和抗辐射性，显著提升器件功率密度，从而利于系统散热与终端小型轻盈化；高击穿电场强度特征有助于提高碳化硅器件的功率规模，降低通电电阻，使其具备耐高压性和低能耗性，利于器件薄化的同时提高系统驱动力；高饱和电子漂移速率特征意味着较低的电阻，显著降低能量损失，简化周边被动器件，大幅提升开关频率同时提高整机效率。

表2碳化硅手艺优势

基于以上特征，以碳化硅为衬底制成的功率器件相比硅基功率器件在性能方面越发具有优势：（1）更强的高压特征。碳化硅的击穿电场强度是硅的10余倍，使得碳化硅器件耐高压特征显著高于一律硅器件。（2）更好的高温特征。碳化硅相较硅拥有更高的热导率，使得器件散热更容易，极限事情温度更高。耐高温特征可以带来功率密度的显著提升，同时降低对散热系统的要求，使终端可以越发轻量和小型化。（3）更低的能量消耗。碳化硅具有2倍于硅的饱和电子漂移速率，使得碳化硅器件具有极低的导通电阻，导通消耗低；碳化硅具有3倍于硅的禁带宽度，使得碳化硅器件泄泄电流比硅器件大幅镌汰，从而降低功率消耗；碳化硅器件在关断历程中不保存电流拖尾征象，开关消耗低，大幅提高现实应用的开关频率。

凭证ROHM的数据，相同规格的碳化硅基MOSFET导通电阻是硅基MOSFET的1/200，尺寸是是硅基MOSFET的1/10。关于相同规格的逆变器来说，使用碳化硅基MOSFET相比于使用硅基IGBT系统总能量损失小于1/4。

3SiC的分类

凭证衬底质料的差别，碳化硅主要可以分为半绝缘型和导电型，两类衬底的主要区别是电化学性能差别，这两类衬底经外延生长后明确用于制造功率器件、射频器件中分立器件。其中，半绝缘型碳化硅衬底主要应用于制造氮化镓射频器件、光电器件等。通过在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层，制得碳化硅基氮化镓外延片，可进一步制成HEMT等氮化镓射频器件。

导电型碳化硅衬底主要应用于制造功率器件。与古板硅功率器件制作工艺差别，碳化硅功率器件不可直接制作在碳化硅衬底上，需在导电型衬底上生长碳化硅外延层获得碳化硅外延片，并在外延层上制造肖特基二极管、MOSFET、IGBT等功率器件。

表3碳化硅的分类

碳化硅功率器件芯片封装洗濯：

尊龙凯时科技研发的水基洗濯剂配合合适的洗濯工艺能为芯片封装条件供清洁的界面条件。

水基洗濯的工艺和装备设置选择对洗濯细密器件尤其主要，一旦选定，就会作为一个恒久的使用和运行方法。水基洗濯剂必需知足洗濯、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种，可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到情形中的湿气，通电后爆发电化学迁徙，形成树枝状结构体，造成低电阻通路，破损了电路板功效。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层，在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物，尚有粒状污染物，例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、灰尘等，这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、爆发气孔、短路等等多种不良征象。

这么多污染物，究竟哪些才是最备受关注的呢？助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中，它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种因素，焊后必定保存热改性天生物，这些物质在所有污染物中的占有主导，从产品失效情形来而言，焊后剩余物是影响产品质量最主要的影响因素，离子型残留物易引起电迁徙使绝缘电阻下降，松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大，严重者导致开路失效，因此焊后必需举行严酷的洗濯，才华包管电路板的质量。

尊龙凯时科技运用自身原创的产品手艺，知足芯片封装工艺制程洗濯的高难度手艺要求，突破外洋厂商在行业中的垄断职位，为芯片封装质料周全国产自主提供强有力的支持。

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