晶圓鍵合是一種廣泛用于開發(fā)和成功生產(chǎn)微機械傳感器和執(zhí)行器 (MEMS) 的工藝。由于它能夠通過多個晶片的精確和牢固附著來實現(xiàn)復雜的微納米結構，因此它肯定會繼續(xù)在下一代集成電路、微系統(tǒng)、納米電子和 MEMS 的設計中發(fā)揮重要作用。盡管在過去幾年中，許多供應商轉向生產(chǎn)更大直徑的基板（200 毫米及以上），但市場對小直徑鍵合晶圓的需求仍在激增，這仍然是低功耗的有效解決方案。成本設備。

功率半導體器件的改進對于 NASA 長期太空計劃所需的電源應用至關重要，例如“月球到火星”計劃，該計劃旨在到 2024 年將人類送上月球表面，并在本十年末建立可持續(xù)探索。IceMOS Technology 正與美國國家航空航天局 (NASA) 戈達德太空飛行中心 (GSFC) 合作開發(fā)使能技術，通過改進高壓功率晶體管輻射硬度，加速航天器電源系統(tǒng)效率的重大進步。具有成本效益的大批量制造工藝。IceMOS 功率晶體管將采用碳化硅工程漏極，以利用寬帶隙 (WBG) 材料的低導通電阻性能。

愛思科技

IceMOS 成立于 2004 年，總部位于美國亞利桑那州，是一家高科技半導體制造公司，提供具有成本效益的高性能超級結 MOSFET、MEMS 解決方案和先進的工程基板。IceMOS 產(chǎn)品以更簡單、成本更低的工藝優(yōu)于競爭解決方案。公司在亞利桑那州坦佩設有先進的研發(fā)中心，在愛爾蘭貝爾法斯特設有卓越的晶圓制造中心，在日本東京設有設計中心。

“我們公司基本上專注于三項核心技術，”ICeMOS Technology Ltd. 首席執(zhí)行官 Sam Anderson 表示，“第一項是 MEMS 開發(fā)和制造。在我們位于愛爾蘭的工廠中，我們制造用于汽車市場慣性測量單元 (IMU) 的傳感元件，尤其是 ADAS 系統(tǒng)。其次，我們在美國和日本的研究中心設計功率MOSFET，主要用于云計算應用和數(shù)據(jù)中心服務器。最后，也是最近，我們參與了組合半導體。就寬帶隙半導體而言，這就是 NASA 項目的發(fā)展方向?！?/p>

該公司最近投資了貝爾法斯特工廠，以增加 200mm SOI（絕緣體上硅）和 Si-Si 直接鍵合晶圓的產(chǎn)量，同時仍提供 100mm、125mm 和 150mm 晶圓以及先進的工程基板。因此，IceMOS 仍然致力于生產(chǎn)所需的技術，以支持對具有高精度傳感能力的低成本設備的需求激增。IceMOS Technology 現(xiàn)在提供的高質量工程 200mm 粘合基板用于開發(fā) MEMS 傳感器和執(zhí)行器，例如壓力傳感器、慣性 MEMS 和光學 MEMS，包括用于 AR（增強現(xiàn)實）、VR（虛擬現(xiàn)實）的微鏡) 和 LiDAR 應用。先進的汽車解決方案，例如 ADAS 和自動駕駛，以及已經(jīng)在進行的向電動汽車的過渡，

公司致力于支持 100mm、125mm 和 150mm 鍵合 SOI 和 Si-Si 晶圓以及先進工程襯底（包括腔鍵合）的持續(xù)需求，非常符合幾家具有良好聲譽的 MEMS 和分立半導體制造商的需求。嚴格要求提供小直徑 SOI 和 Si-Si 的生產(chǎn)線和合格的工藝流程。小直徑鍵合晶圓的持續(xù)供應將使新傳感技術的持續(xù)開發(fā)和傳統(tǒng)產(chǎn)品的生產(chǎn)持續(xù)多年。

IceMOS Technology 還開發(fā)了自己的介質隔離技術（見圖 1），該技術能夠在同一芯片上的組件之間提供高壓隔離。隔離是使用厚膜 SOI 技術結合最先進的高縱橫比深溝槽蝕刻和氧化物/多晶填充來實現(xiàn)的。該技術適用于從 100 毫米到 150 毫米的所有晶圓尺寸和從 1.5 微米到 100 微米的硅器件層。溝槽 SOI 晶圓用于 MEMS 器件、固態(tài)繼電器光伏發(fā)電機、光伏電池和光電器件、電信高壓模擬 IC、高性能雙極電路、智能電源 IC、集成傳感器等應用。

圖 1：IceMOS TSOI 晶圓

圖 2：超級結晶圓

超結MOSFET

幾十年來，硅由于其優(yōu)異的物理性能、高可靠性、易于制造和低生產(chǎn)成本，一直是電子元件中應用最廣泛的半導體。然而，眾所周知，硅幾乎達到了其理論極限，研究的重點是能夠提供更好性能的材料。其中，有多種化合物半導體材料。對于大功率應用，通過超級結技術實現(xiàn)了相關改進，實現(xiàn)了更高的工作電壓和更低的導通電阻。

IceMOS MEMS MOSFET（見圖2）可視為“SuperJunction Technology”的高壓MOSFET。硅 MOSFET 技術和 MEMS 工藝技術的結合允許在 MOSFET 的極端性能方面取得進步，例如低導通電阻、超低柵極電荷、高 dv/dt 能力、高非鉗位電感開關 (UIS) 和高峰值電流能力。IceMOS 600V MEMS 超級結 MOSFET 可以覆蓋數(shù)據(jù)中心 AC 到 DC 電源轉換系統(tǒng)的三個電源管理階段：“浪涌”電流保護 (ICP)、功率因數(shù)校正 (PFC) 和下變頻器。

圖 3：IceMOS 超結 MOSFET

圖 4：SOI 晶片上的溝槽電介質隔離特征

輻射硬WBG FET

“我們決定看看是否有辦法進一步合并可用的半導體制造技術很有趣，我們感興趣的一種是寬帶隙材料 (WBG)。我們研究了高壓市場，發(fā)現(xiàn)有可能將寬帶隙半導體嵌入到我們的 MOSFET 的漏極中，”安德森說。

長期太空計劃，例如美國宇航局的“月球到火星”任務，其目標是到 2024 年將人類送上月球表面，并在 10 年末建立可持續(xù)探索，需要高效可靠的電力設備，包括輻射硬化。

“制造深空輻射、堅硬、高壓 MOSFET 的挑戰(zhàn)不再是碳化硅器件的全部挑戰(zhàn)，而是嵌入式漏極的真正挑戰(zhàn)。NASA 對我們的方法很感興趣，因此，他們給了我們一個 SBIR 項目來開發(fā)耐輻射高壓 MOSFET，即將我們的想法付諸實踐”，安德森說。

NASA 小組 IceMOS 正在與戈達德航天中心合作，他們的興趣是擁有可用于航天器高壓配電總線的功率 MOSFET。高壓配電總線之所以有趣，是因為它允許您以更有效的方式將來自電源（可能來自電池或太陽能電池板）的能量轉換到負載點。通過從源點分配電壓，您可以將電壓升高到更高的電壓，以高壓將電壓分配到整個航天器，然后將其降至負載點的低電壓。因此，通過系統(tǒng)的I 2 R 損失被最小化。

“航天器提供了與數(shù)據(jù)中心和電動汽車充電站非常相似的情況。您可以在航天器上為降低功耗所做的任何事情對于數(shù)據(jù)中心運營和電動汽車快速充電器來說都非常重要，”安德森說。

審核編輯 黃昊宇