由于 EV（電動汽車）的普及，功率器件市場正在快速增長。近兩年，SiC功率器件的應用數(shù)量不斷增加，市場初具規(guī)模。另一方面，SiC、GaN功率器件的價格已不再超預期下跌，功率半導體材料的穩(wěn)定供應也出現(xiàn)問題。在此背景下，除SiC和GaN之外的下一代功率半導體材料引起了廣泛關(guān)注。

金剛石和氮化鋁也正在作為下一代功率半導體材料進行研究。其中，α-Ga2O3被認為具有非常優(yōu)異的材料性能，并且在ROI（投資回報率）方面是迄今為止最好的?？蛻舯в泻芨叩钠谕趸壱驯灰暈椤白钕矚g的材料”。SiC和GaN將在開發(fā)下一代功率器件市場方面發(fā)揮作用，氧化鎵將在擴大該市場方面發(fā)揮作用。

2023年12月，日本Novel Crystal Technology宣布采用垂直布里奇曼（VB）法成功制備出直徑6英寸的β型氧化鎵（β-Ga2O3）單晶。通過增加單晶襯底的直徑和質(zhì)量，可以降低β-Ga2O3功率器件的成本。

SiC（碳化硅）和GaN（氮化鎵）作為功率器件材料而備受關(guān)注。β-Ga2O3具有比這些材料更大的帶隙能量。因此，很有可能為電動汽車、鐵路車輛和工業(yè)設(shè)備等設(shè)備實現(xiàn)更高性能的功率器件。

Novel Crystal Technology 此前已開發(fā)出采用 EFG（邊緣定義薄膜生長）方法的單晶制造技術(shù)。我們已經(jīng)開發(fā)了 2 英寸和 100 毫米基板，并將其出售用于研究和開發(fā)目的。然而，為了廣泛普β-Ga2O3功率器件，降低成本至關(guān)重要，因此我們決定致力于增加單晶襯底的直徑。

采用VB法生長β-Ga2O3單晶的技術(shù)由信州大學發(fā)明，目前已生產(chǎn)出2英寸和4英寸的單晶。Novel Crystal Technology繼承了信州大學的培育技術(shù)，決定制造大直徑、高品質(zhì)的β-Ga2O3基板。

VB法是將裝有原料的坩堝存放在具有溫度梯度的爐子中，待原料熔化后，將坩堝拉起并凝固的生長方法。因此，獲得與坩堝形狀相同的晶體。由于熔體在坩堝中凝固，因此還具有能夠生產(chǎn)多種表面取向的基材的優(yōu)點。此外，由于它可以在溫度梯度小的環(huán)境中生長，因此與EFG法等提拉法相比，可以獲得更高質(zhì)量的晶體。還可以改善摻雜劑濃度的面內(nèi)均勻性。

使用VB法6英寸晶體生長裝置生產(chǎn)的晶體從籽晶到最終凝固部分都是透明的，表明它是單晶。最寬的恒定直徑部分的直徑超過 6 英寸。

日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所利用一種被稱為“X射線形貌術(shù)”的晶體缺陷評價方法，對VB法和EFG法生長的單晶基板的質(zhì)量進行了評價。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在使用EFG方法制造的基板中以高密度出現(xiàn)線狀缺陷。與此相對，可以確認在利用VB法制造的基板中幾乎沒有產(chǎn)生線狀缺陷。

FLOSFIA 是京都大學的一家企業(yè)，研究“剛玉結(jié)構(gòu)氧化鎵 (α-Ga2O3 )”，并使用這種材料制造和銷售功率器件。該公司成立于2011年，最近的營業(yè)收入約為3億日元。我們還使用我們獨特的薄膜沉積技術(shù)“霧干法”進行合同薄膜沉積。

在FLOSFIA 看來，通過使用氧化鎵功率器件來減少功率轉(zhuǎn)換過程中的損耗，從而減少能量損耗。電能轉(zhuǎn)換損失產(chǎn)生的電力占總發(fā)電量的10%以上。FLOSFIA開發(fā)的Ga2O3 在“Variga品質(zhì)因數(shù)”中具有比硅（Si）高約6,000倍的材料特性，這表明該材料具有減少能量損失的潛力，并且可以為減少能量損失做出貢獻。

從減少工藝損失的角度來看，SiC（碳化硅）的生產(chǎn)需要1500～2000℃的高溫環(huán)境，而α-Ga2O3可以在500℃以下的環(huán)境下生產(chǎn)。此外，鎵是從鋁土礦中提取鋁時的副產(chǎn)品，但目前經(jīng)常被丟棄，因此有效利用它也有助于減少材料損失。

據(jù)介紹，氧化鎵具有比SiC和GaN（氮化鎵）更大的帶隙能量等特征，作為實現(xiàn)低功耗、高耐壓、小型化的下一代功率器件的材料而受到關(guān)注。由于它是與硅不同的材料，因此在硅功率半導體短缺的情況下，它也有望提供穩(wěn)定的制造/采購。

在氧化鎵種類中，還有“β-Ga2O3” ，其晶體結(jié)構(gòu)與我們正在研究的α-Ga2O3不同。然而，在β-Ga2O3功率器件的情況下，有必要從β-Ga2O3體硅片本身的開發(fā)開始。因此，要開發(fā)出高品質(zhì)、高價格并能推向市場的功率器件，首先要提高晶圓質(zhì)量，降低成本?？紤]到即使是已經(jīng)擁有一定市場的SiC功率器件，晶圓（塊狀晶圓）也占器件成本的40%~60%，未來晶圓價格的降低也并非易事。

相比之下，α-Ga2O3功率器件可以通過使用成熟的技術(shù)在藍寶石襯底上沉積薄膜來制造。由于可以使用現(xiàn)有的晶圓，因此芯片開發(fā)的風險和成本可以保持在較低水平。此外，藍寶石襯底的價格不到SiC晶圓的十分之一，從而可以降低成本并進行大規(guī)模生產(chǎn)。據(jù)說其材料性能優(yōu)于β-Ga2O3。

雖然使用傳統(tǒng)方法在藍寶石基板上沉積薄膜存在技術(shù)障礙，但FLOSFIA開發(fā)了一種獨特的霧干燥方法，使得在藍寶石基板上沉積α-Ga2O3成為可能。霧化干燥法是一種利用原料溶液的霧狀和加熱部分通過化學反應產(chǎn)生薄氧化膜的技術(shù)。FLOSFIA以京都大學藤田靜夫教授領(lǐng)導的研究小組開發(fā)的“霧氣CVD法”為基礎(chǔ)，將其發(fā)展成為“高取向”、“高純度”、“可量產(chǎn)”的薄膜沉積技術(shù)。” 因此，α-Ga2O3的缺點已被很大程度上克服。

消息顯示，F(xiàn)LOSFIA已將使用α-Ga2O3的SBD（肖特基勢壘二極管）商品化，商品名為“GaO SBD”，并已開始提供樣品。計劃于2024年開始量產(chǎn)，預計2025年開始在公司自有工廠全面生產(chǎn)，月產(chǎn)量為1至200萬臺。未來，他們計劃利用該代工廠將產(chǎn)能提高十倍。預計它將用于消費和工業(yè)設(shè)備。

半導體芯片封裝清洗：

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導致焊點質(zhì)量降低、焊接時焊點拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴重者導致開路失效，因此焊后必須進行嚴格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技運用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強有力的支持。

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