中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近日，碳化硅晶圓龍頭企業(yè) Wolfspeed宣布其全球最大的8英寸SiC 制造工廠正式開業(yè)引得全世界關(guān)注。相比于第一代和第二代半導(dǎo)體材料，SiC具有一系列優(yōu)良的物理化學(xué)特性，除了禁帶寬度，還具有高擊穿電場(chǎng)、高飽和電子速度、高熱導(dǎo)率、高電子密度和高遷移率等特點(diǎn)。SiC的臨界擊穿電場(chǎng)是Si的10倍，GaAs的5倍，這提高了SiC基器件的耐壓容量、工作頻率和電流密度，降低了器件的導(dǎo)通損耗。
圖片來源：中科院物理所
近日，中科院物理所傳來好消息，該單位在8英寸碳化硅單晶方面研究取得進(jìn)展。陳小龍研究團(tuán)隊(duì)通過優(yōu)化生長(zhǎng)工藝，進(jìn)一步解決了多型相變問題，持續(xù)改善晶體結(jié)晶質(zhì)量，成功生長(zhǎng)出了單一4H晶型的8英寸SiC 晶體，晶坯厚度接近19.6 mm，加工出了厚度約2mm的8英寸SiC晶片并對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試。相關(guān)工作已申請(qǐng)了三項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專利。
據(jù)了解，自1999年，中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心先進(jìn)材料與結(jié)構(gòu)分析重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳小龍研究團(tuán)隊(duì)立足自主創(chuàng)新，利用自主研發(fā)的生長(zhǎng)設(shè)備，系統(tǒng)研究了SiC晶體生長(zhǎng)的熱力學(xué)和生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)基本規(guī)律，認(rèn)識(shí)了晶體生長(zhǎng)過程中相變、缺陷等的形成機(jī)制，提出了缺陷、電阻率控制和擴(kuò)徑方法，形成了系列從生長(zhǎng)設(shè)備到高質(zhì)量SiC晶體生長(zhǎng)和加工等關(guān)鍵技術(shù)，將SiC晶體直徑從小于10毫米(2000年)不斷增大到2英寸(2005年)。2006年，該團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)率先開展了SiC單晶的產(chǎn)業(yè)化，成功將研究成果在北京天科合達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司轉(zhuǎn)化，通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，先后成功研制出了4英寸(2010年)和6英寸(2014)SiC單晶。目前，北京天科合達(dá)實(shí)現(xiàn)了4-6英寸SiC襯底的大批量生產(chǎn)和銷售，成為國(guó)際SiC導(dǎo)電晶圓的主要供應(yīng)商之一。
從目前全球市場(chǎng)情況來看，目前SiC半導(dǎo)體市場(chǎng)主要由Wolfspeed、英飛凌、羅姆半導(dǎo)體旗下SiCrystal、II－IV、新日鐵住金及道康寧等國(guó)外廠商占據(jù)著。同時(shí)，根據(jù)市場(chǎng)的公開資料顯示，這些廠商在進(jìn)入6英寸生產(chǎn)后，在近兩年來，其中一部分廠商又對(duì)其6英寸產(chǎn)線進(jìn)行了擴(kuò)產(chǎn)，并在積極推動(dòng)SiC向8英寸發(fā)展。目前我國(guó)才剛進(jìn)入6英寸時(shí)代，與國(guó)外差距較大，就國(guó)內(nèi)8英寸SiC產(chǎn)線的發(fā)展進(jìn)程上看，國(guó)內(nèi)已有一些公司和單位取得了量產(chǎn)突破或作為預(yù)研項(xiàng)目進(jìn)行立項(xiàng)。這其中就包括：中電科半導(dǎo)體持股的山西爍科晶體公司8英寸襯底片已經(jīng)研發(fā)成功，并小批量生產(chǎn)；天科合達(dá)在2020年也啟動(dòng)了8英寸SiC晶片的研發(fā)。
8英寸SiC導(dǎo)電單晶研制成功是物理所在寬禁帶半導(dǎo)體領(lǐng)域取得的又一個(gè)標(biāo)志性進(jìn)展，研發(fā)成果轉(zhuǎn)化后，將有助于增強(qiáng)我國(guó)在SiC單晶襯底的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)我國(guó)寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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