晶圓鍵合是一種廣泛用于開發和成功生產微機械傳感器和執行器 (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復雜的微納米結構，因此它肯定會繼續在下一代集成電路、微系統、納米電子和 MEMS 的設計中發揮重要作用。盡管在過去幾年中，許多供應商轉向生產更大直徑的基板（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 產品以更簡單、成本更低的工藝優于競爭解決方案。公司在亞利桑那州坦佩設有先進的研發中心，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. 首席執行官 Sam Anderson 表示，“第一項是 MEMS 開發和制造。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。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據中心服務器。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 項目的發展方向。”

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 現在提供的高質量工程 200mm 粘合基板用于開發 MEMS 傳感器和執行器，例如壓力傳感器、慣性 MEMS 和光學 MEMS，包括用于 AR（增強現實）、VR（虛擬現實）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 的生產線和合格的工藝流程。小直徑鍵合晶圓的持續供應將使新傳感技術的持續開發和傳統產品的生產持續多年。

IceMOS Technology 還開發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、固態繼電器光伏發電機、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，硅由于其優異的物理性能、高可靠性、易于制造和低生產成本，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了相關改進，實現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 可以覆蓋數據中心 AC 到 DC 電源轉換系統的三個電源管理階段：“浪涌”電流保護 (ICP)、功率因數校正 (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，發現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 的挑戰不再是碳化硅器件的全部挑戰，而是嵌入式漏極的真正挑戰。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，通過系統的I 2 R 損失被最小化。

“航天器提供了與數據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據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