功率半导体分立器件应用说明

功率半导体分立器件的应用十分广泛，几乎覆盖了所有的电子制造业，传统应用领域包括消费电子、网络通信、工业电机等。近年来，新能源汽车及充电系统、轨道交通、智能电网、新能源发电、航空航天及武器装备等也逐渐成为了功率半导体分立器件的新兴应用领域。

❖ 消费电子：用于各种电子装置的电源及充电系统、功率半导体照明电源、家用电器变频器等。

❖ 工业电机：工业中需大量应用交直流电机，为其供电的可控整流电源或直流斩波电源、电机的变频驱动系统的核心器件。

❖ 汽车电子及充电系统：传统汽车的电源、照明等系统；新能源汽车的充电桩(器)、变流器、逆变器等应用。

❖ 轨道交通：直流机车中的整流装置，交流机车中的变频装置，高铁、动车、磁悬浮列车等轨道交通的直流斩波器，新能源汽车的电力变换系统、驱动控制系统与电池充电系统，以及各种车辆、飞机、船舶中的电源系统。

❖ 新能源发电/智能电网：光伏逆变、风力发电、太阳能发电、地热能发电、生物能和燃料电池发电系统中的逆变器、变流器等装置中。智能电网电力传输中的直流输电、柔性交流输电、无功补偿技术、谐波抑制技术以及防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等提高供电质量的技术。

❖ 航空航天：第三代半导体器件超强的抗辐照能力，在航空航天方面有着绝对的应用优势。

❖ 武器装备：电磁打火装置，远程导弹、雷达、电磁弹射系统的电源系统中。

功率半导体分立器件工艺说明

功率半导体分立器件的主要工艺流程包括：在硅圆片上加工芯片（主要流程为薄膜制造、曝光和刻蚀），进行芯片封装，对加工完毕的芯片进行技术性能指标测试，其中主要生产工艺有外延工艺、光刻工艺、刻蚀工艺、离子注入工艺和扩散工艺等。

❖ 外延工艺技术
对于Si功率半导体器件，外延工艺是根据不同硅源（SiH2CL2、SiHCL3、SiCL4），在1100-1180°C温度下在硅片表面再长一层或多层本征（不掺杂）、N型（掺PH3）或P型（掺B2H6）的单晶硅，并且，要将硅层的厚度和电阻率、厚度和电阻率的均匀性、表面的缺陷控制在允许范围内。

对于SiC功率半导体器件，生长出低缺陷密度的单晶十分困难，因SiC衬底晶体生长需在2300°C的温度下进行，需在H2保护气氛下，用SiH4和CH4或C3H8作为反应气体，其生长速率一般每小时只有几微米，且仍存在SiC衬底中的晶体缺陷扩展到外延层的问题，因而SiC晶片成本特别是高质量大面积的SiC晶片成本远高于Si晶片。

❖ 光刻工艺技术
光刻工艺是将掩膜（光刻板）图形转移到衬底表面的光刻胶上形成产品所需要图形的工艺技术，光刻机的精度一般是指光刻时所得到的光刻图形的最小尺寸。分辨率越高,就能得到越细的线条，集成度也越高。

❖ 刻蚀工艺技术
刻蚀是用物理或化学的方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程，刻蚀的基本作用是准确地复制掩膜图形，以保证生产线中各种工艺正常进行。包括湿法刻蚀、干法刻蚀及等离子增强反应离子刻蚀、电子回旋共振刻蚀（ECR）、感应耦合等离子体刻蚀（ICP）等其他先进蚀刻技术。

❖ 离子注入工艺技术
离子注入是通过高技术设备将器件需要的掺杂元素注入到硅片中。

❖ 扩散工艺技术
半导体掺杂工艺的主要目的在于控制半导体中特定区域内杂质的类型、浓度、深度和PN结。扩散技术是实现这一目的的简单而方便的途径。