В России разрабатывается передовая технология для чипов со сквозными р-каналами

«ВЗПП-Микрон» занимается созданием новых кремниевых подложек, которые потенциально будут популярны у производителей силовой электроники. В такой технологии сейчас заинтересованы известные европейские игроки, например, STMicroelectronics. Российский проект финансируется за счет бюджетных средств, в нем также участвуют партнеры из Юго-Восточной Азии.

Как выяснил CNews, воронежский завод «ВЗПП-Микрон» работает над созданием нового типа кремниевых подложек — кремниевых структур со сквозными каналами р-типа (КССК).

Кремниевые подложки представляют собой тонкую круглую пластину из полупроводника (в данном случае из кремния). На ее поверхности потом формируется интегральные схемы, которые разламывают на отдельные чипы.

Кремниевые подложки, над которыми работает «ВЗПП-Микрон», предназначены для широкого спектра предприятий электронной промышленности, как исходный материал с уникальными свойствами, пояснил главный конструктор «ВЗПП-Микрон» Алексей Скиданов.

«Такие подложки могут содержать сквозные сильнолегированные каналы р-типа проводимости, что создает перспективы как в сфере создания проводящих TSV (Through Silicon Vias — выполнение сквозных переходных отверстий в кремнии), так и в сфере создания высоковольтных изолированных карманов, также открывается перспектива создания изолированных разнородных силовых полупроводниковых приборов, интегрированных в одном кристалле», — пояснил Скиданов.

По его словам, сейчас основное направление развития данной технологии сосредоточено на полной изоляции периферии кристалла сквозным p-n-переходом. «Если изучить патенты, то можно узнать, что обычно такая изоляция выполняется посредством длительных (вплоть до нескольких недель) энергоемких процессов диффузии, в то время как процесс термомиграции требует всего нескольких часов для формирования сквозных каналов по заданной топологии», — продолжил эксперт.

В мировой практике аналогичные структуры исследуются специалистами фирмы STMicroelectronics, LAAS-CNRS, Infineon и другими.

Проект реализуется с привлечением средств по Постановлению Правительства N 2136 «Об утверждении Правил предоставления в 2023 году из федерального бюджета субсидий российским организациям на финансовое обеспечение мероприятий по проведению научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области средств производства электроники».

На привлеченные средства была смонтирована уникальная установка, позволяющая выполнять процесс термомиграции, а также организованы дополнительные виды контроля. Также предприятие вкладывает собственные средства в расширение номенклатуры продукции по данному направлению. При этом размер финансирования в компании не раскрывают.

«Сейчас мы взаимодействуем по освоению нового типа структур со сквозными каналами р-типа с четырьмя промышленными предприятиями, — рассказал Скиданов. — Два предприятия в сфере силовых полупроводниковых приборов, одно предприятие в сфере фотоники, одно предприятие в сфере MEMS приборов, а также с производителями новых классов силовых приборов из Юго-Восточной Азии».

«Кремниевые структуры со сквозными каналами р-типа (КССК) – это подложка в которой созданы вертикальные каналы с дырочной проводимостью, — пояснил автор Telegram-канала RUSmicro Алексей Бойко. — От таких структур мы можем ожидать, как минимум, интересных электрических и тепловых характеристик выполненных на их основе изделий. Можно ожидать создания на их основе 3D-структур, MEMS, сенсоров. Теоретически очень интересная и перспективная технология, причем особенно приятно то, что это не какая-то теоретическая разработка на уровне НИР, а что она уже добралась до отечественного производственного предприятия».

Сроки проекта пока не раскрываются.

Типы подложек, которые разрабатывает «ВЗПП-Микрон», являются новым технологическим материалом, ближайшим аналогом которым можно считать эпитаксиальные структуры, кремний на изоляторе и др. Это новая технология создания пластин со сквозными каналами р-типа, изготовленными по топологии заказчика на пластинах диаметром 100 или 150 мм.

Сейчас на предприятии ведется работа по освоению конструкции диода с обратной полярностью расположения анодного и катодного вывода, изготавливаемого с использованием пластин со сквозными каналами р-типа. Такой прибор позволит упростить технологию сборки силовых модулей, повысить тепловую, динамическую стабильность параметров и общую надежность изделия, при лучших технико-экономических показателях в сравнении с технологией аналогичных приборов, изготовленных по технологии с защитной фаской или плавающими охранными кольцами.

Кристалл диода, благодаря полной краевой изоляции дрейфовой зоны, не подвержен влиянию случайных загрязнений в процессе монтажа кристалла в корпус или силовой модуль. Кристалл может быть монтирован как анодной, так и катодной стороной на основание, что позволяет упрощать конструкцию и технологию создания мостовых и полумостовых схем. Возможен монтаж методом прижима, пайки, ультразвуковой сварки как отдельных кристаллов, так и столбов.

Технология со сквозными p-n-переходами позволят значительно повышать устойчивость p-n-перехода к токовым перегрузкам, возникающим в моменты искровых/грозовых пробоев или коммутационных перенапряжений. За счет объемной интеграции, это позволит получать ограничители напряжения с пониженным дифференциальным сопротивлением и увеличенной устойчивостью к импульсным токам (по сравнению с существующими решениями на планарных p-n-переходах), с другой стороны открывается возможность проектирования приборов близких по параметрам к варисторам, но с существенно лучшим быстродействием, меньшими утечками и более высокой надежностью.

Сквозные каналы р-типа имеют высокий уровень легирования (Na>1019), что позволяет формировать сквозные переходные контакты в изолирующих кремниевых монтажных платах, имеющих площадки на обратной стороне. Такое решение позволяет изготавливать микроминиатюрные чип-размерные несущие платы, позволяющие использовать бескорпусные микросборки для монтажа в труднодоступном объеме и эксплуатации в широком диапазоне температур. Кремниевая технология позволяет сформировать дополнительные изолированные карманы, содержащие дополнительные полупроводниковые структуры (защитные диоды, резисторы, датчики температуры).

Сейчас на «ВЗПП-Микрон» разрабатываются типовые спецификации на следующие типы пластин со структурами на основе сквозных каналов р-типа, изготовленные по топологии заказчика: кремниевые пластины с «кольцевыми сквозными каналами р-типа»; кремниевые пластины с «точечными сквозными каналами р-типа»; кремниевые пластины с «сеточными сквозными каналами р-типа» и кремниевые пластины со «смешанным типом топологии сквозных каналов р-типа».

«ВЗПП-Микрон» является одной из крупнейших «кремниевых» фабрик по производству и экспорту электронно-компонентной базы (ЭКБ) для микроэлектроники и силовой электроники как на внутреннем рынке, так и среди стран СНГ, отмечают представители компании на своем сайте. Входит в группу компаний «Элемент».

На АО «ВЗПП-Микрон» действует современный высокотехнологичный комплекс по проектированию и производству кристаллов полупроводниковых приборов и интегральных схем в составе кремниевых пластин, в том числе в корпусном исполнении. Помимо выполнения заказов Министерства промышленности и торговли Российской Федерации, «ВЗПП-Микрон» осуществляет взаимодействие с компаниями-дистрибьюторами электронной компонентной базы.

Среди основных направлений деятельности указаны: радиационно-стойкая электроника, силовая электроника, интегральные схемы (биполярные схемы, КМОП), а также дискретные приборы (диоды, транзисторы, стабилитроны, IGBT, тиристоры).

https://russianelectronics.ru/2025-03-28-micron/