三安：SiC MOS实现2大关键突破​

近日，“行家说三代半”注意到湖南三安接连公布了两个碳化硅关键技术进展：一是首代沟槽栅技术平台正式发布、二是积极布局铜基正面金属化（FSM）工艺，详情如下：

发布首代沟槽栅平台：

关键性能指标卓越

8月27日，湖南三安正式发布首代高性能 Trench MOSFET技术平台成果，标志着其在碳化硅功率器件领域实现又一重大技术突破。

图：湖南三安Trench MOSFET剖视图

湖南三安透露，本次发布的Trench MOSFET实验批次在关键性能指标上表现卓越：导通电阻（Ron,sp）最低达 1.75 mΩ·cm²、击穿电压（BV）超过 1400V、核心静态性能已成功超越国际先进水平。

目前，该技术平台已完成初步电性能筛选与可靠性测试，尤其在栅氧品质评估与可靠性摸底测试中，核心项目实测数据表现优异，充分验证了技术方案的可靠性。与此同时，湖南三安已明确下一代Trench MOSFET技术规划：导通电阻（Ron,sp）目标将进一步下降超过20%，持续向更高效、更紧凑的性能极限迈进。

此外，湖南三安正在积极推进专利布局，围绕 Trench MOSFET 关键技术节点构建自主知识产权体系，为未来产品迭代和产业化奠定坚实基础，其技术成果将适配于新能源汽车、光伏逆变器、工业电源等高压高频核心应用领域。

针对SiC MOS散热难题：

研发铜基正面金属化

8月22日，EEPower公布了一篇名为《Unlocking the Potential of SiC MOSFETs With Front-Side Copper Metallization》的技术文章。

该文章由湖南三安首席工艺官Tzu Kun Ku博士和研发主管Wesley Chih-Wei Hsu博士共同撰写，主要探讨了在器件尺寸缩小以提高性能的背景下，湖南三安如何利用铜基正面金属化工艺（FSM）解决散热挑战，以此充分释放SiC MOSFET 的潜力。

据文章透露，SiC MOSFET的沟道间距逐渐缩小，对可靠性与散热性能要求日渐提高，然而传统铝键合线在高温、高循环负载下易因热疲劳而失效，铜键合线因其更高熔点、更低电阻率等特性，能够减少损耗、提升电流承载能力并改善散热。为了匹配铜键合线所需工艺强度和可靠性，芯片正面也需要采用更厚的铜基金属化层替代传统铝基金属化层。

湖南三安为了能够充分发挥SiC MOSFET的性能优势，正在开发一种采用电镀铜基金属化层的SiC MOSFET技术，主要工艺特点为：电镀铜层厚度为8至20μm、采用PI（聚酰亚胺）钝化以提高耐环境性，并具备以下优势：

更高结温运行：由于铜的熔点比铝高，因此可以使芯片在更高的温度下运行，而不会对可靠性产生任何不利影响；

相同应用条件下可靠性更高：由于铜基FSM具有较低的电阻率、较高的热导率、较高的熔点和较高的机械强度，因此其整体功率循环能力更高，从而在相同边界条件下具有更高的可靠性；

可采用双面散热封装：在 SiC MOSFET 中集成基铜基FSM可以简化封装工艺，有利于压接或焊接，无需使用引线键合或铜夹或垫片，从而进一步提高电流密度和功率循环可靠性。这不仅改善了寄生电感，还实现了双面散热，从而显著提高功率密度。

增强短路鲁棒性：芯片正面通常是热量的集中源，铜基FSM有助于从芯片正面传输热量，提高散热效率，从而提高在短路、脉冲操作、主动短路等动态条件下的鲁棒性。

凭借这些优势，湖南三安的铜基FSM方案可实现更高的整体功率密度及可靠性，更适用于现代大功率和高频率应用，例如汽车牵引逆变器、可再生能源和电源等。

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本文发自【行家说三代半】，专注第三代半导体（碳化硅和氮化镓）行业观察。

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