CASICON晶体大会平行论坛1:聚焦碳化硅晶体技术及其应用

日期:2024-06-23 阅读:487
核心提示:6月22日-23日,“新一代半导体晶体技术及应用大会在济南召开。 “碳化硅晶体技术及其应用”平行论坛上,实力派嘉宾代表们深入研讨,分享相关技术最新研究成果,探讨发展趋势与前沿,观点交互,碰撞激发新的思路,共同促进产业技术发展。

碳化硅晶体技术和应用的不断进步,推动了SiC在功率电子、光电子和传感器等领域的广泛应用,为提高器件性能和应用范围提供了重要支持。 

6月22日-23日,“新一代半导体晶体技术及应用大会在济南召开。本次会议在第三代半导体产业技术创新战略联盟指导下,由山东大学新一代半导体材料研究院、山东大学晶体材料国家重点实验室、济南市历城区人民政府、山东中晶芯源半导体科技有限公司、山东华光光电子股份有限公司、极智半导体产业网(www.casmita.com)、第三代半导体产业共同主办。 

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会议除开幕大会,还设置了四大主题平行论坛。其中“碳化硅晶体技术及其应用”平行论坛上,实力派嘉宾代表们深入研讨,分享相关技术最新研究成果,探讨发展趋势与前沿,观点交互,碰撞激发新的思路,共同促进产业技术发展。山东大学教授陈秀芳,国网智研院电能所副总师、教授杨霏,山东大学特聘教授韩吉胜,中电科五十五所副主任设计师李赟共同主持了该分论坛。

主持人陈秀芳

山东大学教授陈秀芳

主持人韩吉胜1

山东大学特聘教授韩吉胜

1李洪浩

河北普兴电子科技股份有限公司产品总监李洪浩

碳化硅外延技术及发展趋势

SiC外延为器件制造提供关键的有源层,是碳化硅产业链的核心环节。随着对高性能SiC器件需求的增加,SiC外延技术也在不断发展。河北普兴电子科技股份有限公司产品总监李洪浩做了“碳化硅外延技术及发展趋势”的主题报告,分享了最新研究进展。碳化硅外延关键问题涉及降低缺陷、规模化生产、大直径等。据介绍,普兴公司在23年6月成功开发了8英寸碳化硅外延产品,解决了8寸衬底应力大、易开裂、外延均匀性及缺陷难控制等难点。外延产品厚度均匀性为0.63%,浓度均匀性为2.29%。报告指出,8英寸目前存在有衬底价格高、缺陷多的问题:必须通过规模化生产降低成本;通过技术提升降低缺陷;同时上下游联合推动。

 2杨祥龙

中晶芯源/山东大学技术总监、副教授杨祥龙

导电型碳化硅单晶衬底的研究进展

近年来,在新能源产业强劲需求下,全球SiC产业步入高速成长期,推升了对SiC衬底产能的需求。8英寸SiC衬底在降低器件单位成本、增加产能供应方面拥有巨大的潜力,成为行业重要的技术演化方向。我国作为全球最大的SiC器件应用市场,需要加紧提升大尺寸SiC衬底制备技术,以抢占市场,实现国产替代。中晶芯源技术总监、山东大学副教授杨祥龙做了“导电型碳化硅单晶衬底的研究进展”的主题报告,主要介绍广州南砂晶圆半导体技术有限公司联合山东大学近期大尺寸SiC单晶衬底的研究进展。大尺寸扩径进展、位错缺陷控制进展等。其中,制备了8英寸导电型4H-SiC晶体,加工出了500μm和350μm的8英寸4H-SiC衬底;经拉曼测试,无6H和15R等多型,4H晶型面积比例达到100%,实现了8英寸4H-SiC单一晶型控制。南砂晶圆公司联合山东大学实现了“零螺位错”密度的8英寸导电型4H-SiC单晶衬底制备。

 3巩铁建

江苏通用半导体有限公司总工程师巩铁建

SiC晶锭激光剥离设备线

近年, 碳化硅(SiC)功率器件在大功率半导体市场中的份额不断增加,并被用于一系列应用,如新能源车辆和城 市轨道交通, 风力发电,高速移动通讯,IoT等。碳化硅由于其高硬度,高脆性特点,在 SiC 器件制造领域存在一个瓶颈:晶锭分割工艺过程。通用半导体有限公司总工程师巩铁建做了“碳化硅晶锭剥离工艺应用”的主题报告,分享相关研究成果。报告指出,SiC晶锭材质硬度高不易加工且原料成本高等,目前,SiC 晶锭主要通过砂浆线/金刚石线切割,效率低和损耗高。提高加工效率和减少损耗是关键。激光剥离取代传统的线切割,有利于实现高速度切割碳化硅(SiC)晶锭。江苏通用半导体在半导体隐形切割领域深耕,陆续推出了Low-K开槽机、SDBG激光隐切设备、SiC晶锭激光剥离设备和SDTT切割设备。

 4朴彦宏

江苏才道精密仪器有限公司副总经理朴彦宏

SiC/GaN衬底外延片检测设备国产化

SiC/GaN衬底和外延片的检测设备国产化是推动我国SiC/GaN材料及器件产业发展的重要举措之一。国产化的检测设备有助于降低设备成本、提高设备的技术水平和稳定性,促进SiC/GaN材料及器件产业的快速发展。江苏才道精密仪器有限公司副总经理朴彦宏做了“SiC/GaN衬底和外延片检测设备国产化“的主题报告,分享了相关研究进展,报告指出,

稳定 量产 性能稳定的高品质碳化硅晶片的技术难点涉及温度控制、晶体结构、扩径难等。

国产检测设备普遍在核心部件和算法研发、试用、验证阶段。产线上,无人值守自动化批量检测,尚需要时机,需要上游用户给机会。国外品牌,直接以终端解决方案命名设备,比如膜厚测量仪,缺陷分析仪,其实核心还是各种光学手段的变化应用。

 5崔丹

上海澈芯科技有限公司应用技术部部长崔丹

开启国产点激光散射的测量之路——Thea C520

上海澈芯科技有限公司应用技术部部长崔丹做了“开启国产点激光散射的测量之路——Thea C520 ”的主题报告,介绍了点激光扫描检测光学系统及其原理、算法、易入门的软件、对标情况。

6-李赟

中电科五十五所副主任设计师李赟

碳化硅外延如何协同器件发展

碳化硅外延在产业链中是承上启下,连接衬底和芯片工艺的关键环节。SiC电力电子器件的发展离不开SiC外延技术的助力。中电科五十五所副主任设计师李赟做了“碳化硅外延如何协同器件发展”的主题报告,SiC电力电子器件在行业内的渗透率取决于其与硅功率器件的性价比,需进一步提升器件性能并降低成本。报告介绍了55所SiC电力电子业务的发展历程以及SiC外延协同器件发展的技术趋势。

 7邵天骢

泰科天润应用事业部技术总监、北京交通大学副教授邵天骢

《碳化硅功率器件在电力系统当中的应用与挑战》

碳化硅(SiC)功率器件具有许多优点,如高击穿电场强度、高热导率和高工作温度等,但在实际应用中仍面临一些挑战。电力电子化的电力系统亟需响应速度快的电力电子化保护措施,泰科天润应用事业部技术总监、北京交通大学副教授邵天骢做了“碳化硅功率器件在电力系统当中的应用与挑战”的主题报告,分享了继电保护设备—固态断路器,电力电子设备——电能质量治理、柔性交直流输电、电动汽车充电的研究进展。涉及低压直流固态断路器、中高压直流固态断路器,中低压交流配电网电能质量治理、柔性交流输电(FACTS)、柔性直流输电(HVDC)、电动汽车充电等。

 8刘国敬

北京中电科电子装备有限公司副总经理刘国敬

先进Grinding技术助力大尺寸SiC量产

当前,大尺寸SiC趋势增强,8英寸衬底梯队加速进阶。8英寸是降低SiC器件成本的关键。北京中电科电子装备有限公司副总经理刘国敬做了“先进Grinding技术助力大尺寸SiC量产”的主题报告,报告指出,大尺寸SiC产业化任重道远,8英寸衬底量产难题与长晶炉、晶体生长、切磨抛技术及外延技术息息相关,也是衬底产业化的突破口。切磨抛工序直接关系到衬底加工的效率和产品良率,急需稳定性、可靠性高的高精密切磨抛设备。报告主要介绍了碳化硅衬底的加工工艺、减薄工艺等研究进展。报告认为,SiC衬底的制造过程中,单晶生长是核心环节,晶锭切片是产能瓶颈,是SiC产业链由6英寸衬底转8英寸衬底的主要堵点之一。激光改质剥离切割与减薄技术作为当前行业最先进的切磨工艺新路径,具有材料损耗低、加工效率高、出片数量多的优势,尤其是在8英寸及其以上SiC衬底加工上,与传统工艺相比优势更加明显。

 9金盛烨

中国科学院大连化学物理研究所研究员、创锐光谱董事长金盛烨

瞬态光谱技术及其在SiC晶圆缺陷检测中的应用

中国科学院大连化学物理研究所研究员、创锐光谱董事长金盛烨做了“瞬态光谱技术及其在SiC晶圆缺陷检测中的应用”的主题报告,报告指出,瞬态光谱是一种基于时间分辨技术和光谱探测有段相结合而发展的专有谱学技术,可广泛应用于发光材料、纳米材料、半导体材料等多种材料的光诱导载流子动力学过程的探测和研究中。由于其谱学信号对材料缺陷态和缺陷结构极为敏感,可通过发展相应的瞬态光谱和成像方法,实现了第三代半导体晶圆(SiC或者GaN)中衬底位错缺陷(TSD,TED,BPD等),外延片结构缺陷和少子寿命(点缺陷浓度)等多种化学或晶格缺陷的无损、高效的探测。相关技术的应用落地将助力我国SiC晶圆成长和制备技术的进一步提升和发展。

 10-崔潆心

山东大学副研究员崔潆心

碳化硅功率器件失效及可靠性研究

碳化硅(SiC)功率器件的失效和可靠性研究是提高SiC功率器件性能和稳定性的关键。通过对碳化硅功率器件失效和可靠性的深入研究,可以指导制备工艺的改进和器件结构的优化,提高SiC功率器件的性能和可靠性,推动其在电力电子等领域的广泛应用。山东大学副研究员崔潆心做了“碳化硅功率器件失效及可靠性研究”的主题报告,分享了碳化硅缺陷对器件影响、碳化硅器件工艺引入缺陷、碳化硅器件可靠性等的研究进展。

 11-杨霏

国网智研院电能所副总师、教授杨霏

电力电子变压器用6500V碳化硅MOSFET器件研制

高性能、高可靠性的6500V碳化硅MOSFET器件的开发,将有助于推动电力电子领域的创新和发展。国网智研院电能所副总师、教授杨霏做了“电力电子变压器用6500V碳化硅MOSFET器件研制”的主题报告,分享了最新研究成果,其研究实现了6.5kV级SiC材料—芯片—装备应用全链条技术突破,实现了高压SiC关键原材料、核心元器件国产化,支撑了专项目标的实现。报告指出,未来需在密切跟踪高压SiC器件应用需求,推动高质量衬底和外延片的批量化应用进程。面向电力系统应用,根据装置需求,进行定制化高压碳化硅器件的开发。充分发挥碳化硅器件特性,研制更高容量,更高工作温度,更高可靠性的碳化硅模块等方向开展深入研究。

 12-陈宏

江苏易矽科技有限公司总经理陈宏

Si及SiC功率器件应用及趋势

随着技术的不断发展,硅(Si)和碳化硅(SiC)功率器件在电力电子领域的应用正在不断扩展和深化。江苏易矽科技有限公司总经理陈宏做了“Si及SiC功率器件应用及趋势”的主题报告,分享了IGBT/SiC MOSFET功率器件应用、IGBT技术、SiC MOSFET技术的进展,报告指出,IGBT芯片技术向着高电流密度、低损耗,高鲁棒性及高可靠性不断发展。SiC MOSFET在性能方面明显占优,Si IGBT在可靠性鲁棒性方面占优。报告指出,SiC作为宽禁带半导体的典型代表,由其材料优势展现出巨大的应用前景,在新能源领域比Si IGBT具有更大提升空间,但仍存在一定的短板,需要全产业链协同提升。

13-郭清 

浙江大学副教授郭清

碳化硅横向功率芯片的研究

碳化硅(SiC)横向功率器件具有结构简单、便于制造、低开关损耗等优点,适用于高频率、高功率应用。浙江大学副教授郭清做了“碳化硅横向功率芯片的研究”的主题报告,分享了相关研究成果。报告显示,其研究研制了高压碳化硅横向二极管和横向MOSFET器件,大幅度提升了器件的的品质因数。SiC LJBS最高耐压达到1650V,最高BFOM达到390MW/cm2(1430V, 5.25mΩ·cm2);SiC LMOS最高耐压达到1800V,最高BFOM达到128MW/cm2(1660V, 21.5mΩ·cm2)研制了碳化硅功率集成芯片,静态性能良好,初步进行了动态测试,为下一步工作打下基础。

 14-宋庆文 

西安电子科技大学教授宋庆文

碳化硅电子器件技术若干新进展

西安电子科技大学教授宋庆文做了“碳化硅电子器件技术若干新进展”的主题报告,报告指出,碳化硅(SiC)作为一种第三代半导体典型代表,因其具有禁带宽度大、热稳定性强、 热导率高、 抗辐射能力强等优点,不仅在广泛应用于新能源汽车、轨道交通、人工智能等领域,还在在航空航天、石油化工、国防军事等领域等极端环境具有巨大的应用潜力。相关器件和电路技术也是SiC重点亟待突破的方向。报告从碳化硅器件的技术发展共性技术出发,分析探讨若干碳化硅电子器件的研究现状与未来发展趋势,及其团队近年来在此方向所做的研究工作。

 15-王亚林

上海交通大学副教授王亚林

高压SiC功率模块封装、测试及应用研究

功率器件在新能源逐渐占据主导地位的电能发输配用新型电力系统中的应用将越来越广泛,采用高压功率器件进行电能变换能够提高用电效率和质量,为降低碳排放、提高系统灵活性以及解决能源短缺问题提供关键支撑。上海交通大学副教授王亚林做了“高压SiC功率模块封装、测试及应用研究”的主题报告,详细介绍了高压SiC功率模块封装材料、高压SiC功率模块失效测试、高压SiC功率模块设计实现等最新研究进展。报告指出,目前高压SiC芯片成本高昂且工艺不成熟,研究替代产品及匹配的封装技术是高压SiC器件发展的重点方向之一。封装绝缘材料承受耦合的电热机械应力,封装失效问题是待解决的重要问题之一。也亟需研究耐高温、击穿强度高、可靠性好的封装绝缘材料。

 16-handoko linewih

山东大学特聘教授Handoko Linewih

SiC Power Device SPICE Modeling

碳化硅(SiC)功率器件的SPICE建模是电路设计中重要的一环,能够帮助工程师在仿真软件中准确模拟器件的电性能。山东大学特聘教授Handoko Linewih 做了“SiC Power Device SPICE Modeling”的主题报告,分享了SPICE建模方法,SPICE子电路建模:650V SiC肖特基势垒二极管等内容。

 17-张峰

厦门大学教授张峰

SiC少子寿命与IGBT器件研究

碳化硅(SiC)材料的少子寿命对器件性能有着重要影响,特别是在功率器件中。研究SiC材料的少子寿命可以帮助理解器件的载流子动力学和性能特性,也可以为提高SiC功率器件的性能提供重要参考。厦门大学教授张峰做了“SiC少子寿命与IGBT器件研究”的主题报告,分享了SiC IGBT功率器件挑战、SiC少子寿命与深能级缺陷研究、SiC光注入IGBT器件研究的最新进展。其中,SiC掺杂调控研究方面,报告显示,调整生长时的C/Si来获得低的背景掺杂浓度,在优化的C/Si条件下,平均掺杂浓度为4.1E14 cm-3 ,能够满足4H-SiC大功率器件的制备要求。通过研究 SiC 外延生长的掺杂机理与温场、流场和携带气体流量等内在关系,对SiC 外延材料的掺杂浓度进行调控,使100µm厚的SiC外延片的掺杂浓度不均匀性小于10%。

 18-郁万成

山东大学教授郁万成

液相法碳化硅单晶生长研究

液相法生长碳化硅(SiC)单晶是一种重要的方法,山东大学教授郁万成做了“液相法碳化硅单晶生长研究”的主题报告,分享了相关研究进展。液相生长法具有降低位错密度、易于p型掺杂、易于扩径、可愈合微管、实现3C等晶型等优势。报告中还介绍了山东大学液相碳化硅研究进展与成果。

 19-修向前

南京大学教授修向前

大尺寸碳化硅激光切片研究进展

大尺寸碳化硅激光切片技术对于制备SiC基板和器件具有重要意义。南京大学教授修向前做了“大尺寸碳化硅激光切片研究进展”的主题报告,分享了相关研究进展与成果。

 20-芦伟立

中国电子科技集团公司第十三研究所基础研究部高级工程师芦伟立

面向特种器件应用的SiC多层超厚外延进展及机遇

中国电子科技集团公司第十三研究所基础研究部高级工程师芦伟立做了“面向特种器件应用的SiC多层超厚外延进展及机遇”的主题报告,分享了相关研究进展与成果,包括P型掺杂及多层外延进展、厚外延技术及进展等。报告指出,新能源汽车和光伏的应用,推动650-1700V规格SiC功率器件迅速发展。多种新研特种器件对P型外延及厚外延工艺提出迫切需求。多层外延及厚外延工艺的实现,可满足多种器件结构研发,外延技术的进一步发展,助推SiC实现更多特种器件的实现。

 21-仲光磊

山东大学仲光磊博士

低电阻率p型SiC晶体制备及电学性质研究

低电阻率的p型碳化硅(SiC)晶体制备和电学性质研究一直是SiC研究领域的热点之一。山东大学仲光磊博士做了“低电阻率p型SiC晶体制备及电学性质研究”的主题报告,分享了相关研究成果。报告显示,研究设计并研制出单线圈调控AI源释放稳定性的新型坩埚生长系统;制备得到AI掺杂浓度1.13✖1020cm-3,最低电阻率约70mΩ·cm的p型SiC单晶,为国内所见PTV法报道的最低电阻率值。针对固态AI掺杂源耐热性差,初期释放迅速的问题,设计并提出了采用p型SiC粉料制备p型SiC掺杂技术。

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现场展览展示

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参观考察

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参观考察

备注:根据现场有限资料整理,仅供参考!如有出入,敬请谅解!

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