直播回放 |“爆炸性”发展时代,碳化硅衬底材料与关键技术的破局之道,路在何方?

日期:2023-08-18 阅读:453
核心提示:以氮化镓、碳化硅等为代表的第三代半导体材料正迎来广阔的发展前景,成为全球的机会和关注焦点。碳化硅作为第三代半导体产业发展

 以氮化镓、碳化硅等为代表的第三代半导体材料正迎来广阔的发展前景,成为全球的机会和关注焦点。碳化硅作为第三代半导体产业发展的重要基础材料,因其诸多优势有望成为未来最被广泛使用的制作半导体芯片的基础材料。碳化硅产业链中衬底、外延是产业链主要价值所在。碳化硅衬底的技术壁垒最高,碳化硅衬底生产难度最高。目前碳化硅衬底的产业化仍面临一些技术难题,需要进行深入研究和探索。

8月18日下午,极智课堂“第三代半导体产业发展策略线上沙龙研讨会”如期开讲,邀请到第三代半导体产业链条“产学研用资”多方高层代表做客极智课堂-强芯沙龙直播间,共同探讨破局之道。

本期沙龙由牛津仪器冠名支持,牛津仪器1959年创建于英国牛津,是英国伦敦证交所的上市公司,为工业和科研客户提供分析设备、半导体设备、超导磁体、超低温设备等高科技解决方案及相关服务和支持。沙龙聚焦碳化硅衬底材料与关键技术,特别邀请到浙大杭州科创中心研究员韩学峰博士,中电科半导体材料有限公司SiC材料技术专家/山西烁科晶体有限公司总经理助理马康夫,牛津仪器等离子技术部制程技术与业务拓展经理黄承扬博士等实力派专家嘉宾分享大尺寸碳化硅单晶生长、衬底材料技术、等离子抛光技术等热点技术最新进展动态与趋势。并特邀第三代半导体产业技术创新战略联盟副秘书长赵璐冰博士担任嘉宾主持人。

沙龙伊始,浙大杭州科创中心研究员韩学峰博士首先分享了《基于数值模拟的大尺寸碳化硅单晶生长研究》的主题报告。目前,通过PVT法进行大尺寸碳化硅晶体生长存在许多质量缺陷问题,导致缺陷产生的主要原因是晶体在生长过程中温度分布不均,晶体内不同程度的热应力会引起微管密度和多晶界的增加。因此晶体生长过程中的温度调控对提升晶体质量而言是关键所在。报告中分享了针对解决大尺寸碳化硅单晶生长中的温度分布不均匀问题的3段式电阻加热法等最新技术研究成果。

SiC材料具有高的击穿电场、禁带宽度、电子饱和度、导热系数等优势,光伏发电、电动汽车等应用正不断驱动碳化硅功率器件市场的发展。中电科半导体材料有限公司SiC材料技术专家/山西烁科晶体有限公司总经理助理、高级工程师马康夫做了《碳化硅衬底材料技术及应用浅析》的主题报告,SiC单晶衬底制备涉及碳化硅粉,晶体生长,碳化硅晶锭,设备等环节,报告分享了SiC粉料合成、单晶生长,SiC加工等技术最新进展与趋势。报告指出,碳化硅市场前景广阔,当下尚属黄金赛道,技术发展朝向提质降本,提升碳化硅在功率市场渗透率上,高效率碳化硅单晶生长技术与大尺寸衬底制备技术备受关注。碳化硅材料重心正在向国内偏移,碳化硅原材料国产化势在必行。需要加强产业链上下游的协同合作,加速推进国产化原材料替代进程。

碳化硅的基板与外延,对于缺陷控制仍是一大挑战,导致目前器件成本仍高居不下,要达成六吋(或是八吋)碳化硅每片低于500美元,同时提升良率的梦想,牛津仪器提出的等离子刻蚀抛光技术,将是提升外延品质的重要第一站工艺。牛津仪器等离子技术部制程技术与业务拓展经理黄承扬博士做了《等离子拋光技术--碳化硅的绿色成长加速器》的主题报告,分享最新的等离子抛光技术发展,藉由化学等离子反应有效控制起始缺陷,将是加速碳化硅功率器件很重要的关键节点。报告指出,SiC基板在器件成本中占比很高,也是元件良率的起手式,目前SiC的极限,让等离子抛光协助迈向平坦的最后一里路,具有光滑Epi ready 去除亚表面损伤,半导体制程等级可靠且一切的表面质量,运营成本低(无需化学液与抛光垫片),环保清洁工艺等优势。PPDE可适应未来所有SiC的创新技术开发。报告指出,目前,牛津仪器与化合物半导体厂商持续合作发展,致力于推出科研和量产设备。各项验证结果,特别是功率器件电性验证,均展现PPDE优异的结果。在各项特性的对比当中,PPDE均保持一定竞争优势,其环保与低运行成本为SiC功率器件提供更加友善的解决方案。

随着应用需求的愈发强烈,第三代半导体材料市场竞争热度持续攀升,技术研究被按下快进键,碳化硅功率器件等呈现“爆炸性”成长的节奏,国内外企业实力比拼日趋白热化。碳化硅衬底材料的制备涉及碳化硅衬底材料的制备包括原料合成、晶体生长、晶锭加工、晶棒切割、研磨抛光等环节,仍有诸多技术重点难点待突破。在随后的讨论环节,围绕8英寸技术难点与产业化趋势、国产衬底技术及应用、国产化装备、车规级器件应用需求、市场跨越与机遇点,国际国内厂商差距,未来赢家格局等现实热点话题展开互动探讨。直播现场专家嘉宾并回答了技术问题提问,互通交流前沿消息。不同视角碰撞之下,务实又信息量巨大,现场互动极其热烈。

更多精彩内容,可详见直播回放,也敬请关注半导体产业网、极智课堂。

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