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發(fā)布日期：2024-06-06 09:29:00 文章來源：本站

2024年5月25-26日，由中國有色金屬學(xué)會(huì)寬禁帶半導(dǎo)體專業(yè)委員會(huì)主辦，中國科學(xué)院物理研究所承辦的碳化硅單晶液相法生長及器件技術(shù)專題研討會(huì)在北京成功舉行。會(huì)議由中科院物理所陳小龍研究員發(fā)起并主持，邀請了產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)和學(xué)界共同探討液相法技術(shù)進(jìn)展和發(fā)展方向，并發(fā)布了液相法近期工作成果。天科合達(dá)、中車時(shí)代、三安光電、晶格領(lǐng)域、中電科五十五所、北京科技大學(xué)等企業(yè)和學(xué)界的專家參會(huì)并做專題報(bào)告。

碳化硅功率器件在新能源汽車、充電樁、光伏等新興領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但在襯底環(huán)節(jié)仍存在著諸多制約商業(yè)化的瓶頸，目前產(chǎn)業(yè)內(nèi)通常使用物理氣相傳輸法（PVT法）制備碳化硅單晶，該方法存在生長速度緩慢、良率低的問題，導(dǎo)致襯底價(jià)格高昂，且生長的晶體質(zhì)量有待提升，而液相法正是解開這些難題的“鑰匙”。

會(huì)議中著重提到，器件良率和產(chǎn)量目前是國內(nèi)高壓MOS器件面臨的重大問題，北京晶格領(lǐng)域半導(dǎo)體有限公司總經(jīng)理張澤盛在“液相法碳化硅單晶生長技術(shù)研究”的專題報(bào)告中介紹了液相法生長碳化硅晶體的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)，并分享了晶格領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展。其中基于晶格獨(dú)有的3C晶型襯底有望顯著提高碳化硅MOS器件柵氧層的穩(wěn)定性和溝道載流子遷移率，可以有效提升器件性能，提高器件良率和可靠性，是解決上述問題的關(guān)鍵突破口，引起了大家的濃烈興趣。

報(bào)告中介紹了液相法生長碳化硅單晶的原理，并指出使用液相法技術(shù)具有低成本、高良率、高品質(zhì)的優(yōu)勢，主要是由于液相法技術(shù)的生長環(huán)境更接近熱力學(xué)平衡條件，工作在1800℃的較低溫度條件下，晶體生長過程更加穩(wěn)定可控，有利于提升長晶速度和晶體厚度，同時(shí)可有效降低位錯(cuò)密度。液相法技術(shù)可將SiC襯底單片的成本降低30%以上，此外，通過在溶液中添加Al元素，可以很容易實(shí)現(xiàn)p型摻雜。目前，該技術(shù)還存在晶體形態(tài)不穩(wěn)定、助溶液包裹、多型生長等亟待解決的問題。最后，報(bào)告分享了晶格領(lǐng)域?qū)ιL動(dòng)力學(xué)、晶體形貌、空洞形成過程等重點(diǎn)問題的研究成果。

盡管液相法生長技術(shù)依然面臨著諸多挑戰(zhàn)，但是在以晶格領(lǐng)域?yàn)榇淼钠髽I(yè)的努力下，技術(shù)障礙不斷被攻克，液相法技術(shù)釋放出了巨大的發(fā)展?jié)摿?，未來很可能為SiC襯底行業(yè)帶來革命性的突破，從而有力地推動(dòng)SiC器件的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。

 關(guān)于晶格領(lǐng)域

晶格領(lǐng)域于2020年6月成立，是國內(nèi)首家以液相法為核心技術(shù)，集碳化硅襯底研發(fā)、生產(chǎn)及銷售于一體的創(chuàng)新型高技術(shù)企業(yè)，掌握液相法核心技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成果落地轉(zhuǎn)化。成立4年內(nèi)，已相繼突破2-6英寸的p型和n型襯底制備技術(shù)，并在北京建成一條完整工藝環(huán)節(jié)的液相法SiC襯底試驗(yàn)線，已具備年產(chǎn)5400片襯底生產(chǎn)能力，年產(chǎn)2.5萬片的小規(guī)模中試線也已初步建成，目前已投入使用。

除了成本、良率和品質(zhì)優(yōu)勢，基于液相法技術(shù)，晶格領(lǐng)域制備的4H-p型和3C-n型碳化硅襯底具有全球獨(dú)有性，尺寸、質(zhì)量、厚度以及晶片關(guān)鍵性能指標(biāo)均處于國際領(lǐng)先水平，填補(bǔ)了市場空白，目前已經(jīng)開始進(jìn)行下游驗(yàn)證。

（1）p型SiC襯底

p型襯底是制備n溝道SiC基IGBT器件的必要材料，在大電網(wǎng)、軌道交通、新能源并網(wǎng)等終端場景有非常廣泛的應(yīng)用。PVT法的生長原理導(dǎo)致其很難實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的p型摻雜，而液相法具有高氣壓、低溫度的生長條件，使其通過在助溶液中添加Al元素即可較容易地獲得高載流子濃度的p型SiC晶體。

（2）3C-n型SiC襯底

目前，基于4H-SiC的 MOSFET器件存在溝道遷移率低和高溫、高電場下柵氧層可靠性差兩個(gè)多年來難以有效解決的技術(shù)難點(diǎn)，嚴(yán)重影響器件的性能和可靠性。3C-SiC的能帶結(jié)構(gòu)決定了其柵氧層界面態(tài)密度相比于4H-SiC會(huì)有顯著的降低。得益于此，3C-SiC MOSFET器件的溝道遷移率可達(dá)到100-370 cm2/V·S，是現(xiàn)有4H-n型的5~10倍，且其柵氧層穩(wěn)定性也有大幅提升。因此，基于3C-n型襯底制備MOSFET器件可大幅提升器件的性能、可靠性和穩(wěn)定性。

產(chǎn)品方面，在接下來的2-3年內(nèi)，晶格領(lǐng)域還將重點(diǎn)布局6-8寸的大尺寸襯底產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)大尺寸、高質(zhì)量、低成本、多品類SiC襯底產(chǎn)品批量供應(yīng)，滿足市場發(fā)展趨勢和要求。未來3年內(nèi)，將布局年產(chǎn)27萬片的6-8寸量產(chǎn)線建設(shè)，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；当?。

SiC在可見的未來有巨大的發(fā)展機(jī)遇，在功率器件廠商、汽車與新能源企業(yè)的參與和推動(dòng)下，市場對高性能、高性價(jià)比的解決方案需求在不斷上升。襯底作為產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)壁壘最高、價(jià)值量最大的環(huán)節(jié)，是未來大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的核心和根本。當(dāng)前緊張的供需形勢呼喚各大廠商和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行新技術(shù)的開發(fā)，以滿足未來蓬勃的市場需求。晶格領(lǐng)域?qū)?jiān)定投入液相法技術(shù)的研發(fā)和高品質(zhì)襯底產(chǎn)線的建設(shè)，這些努力對寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

目前晶格領(lǐng)域已啟動(dòng)融資，云岫資本擔(dān)任本輪融資獨(dú)家財(cái)務(wù)顧問。