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發布日期：2024-06-06 09:29:00 文章來源：本站

2024年5月25-26日，由中國有色金屬學會寬禁帶半導體專業委員會主辦，中國科學院物理研究所承辦的碳化硅單晶液相法生長及器件技術專題研討會在北京成功舉行。會議由中科院物理所陳小龍研究員發起并主持，邀請了產業鏈企業和學界共同探討液相法技術進展和發展方向，并發布了液相法近期工作成果。天科合達、中車時代、三安光電、晶格領域、中電科五十五所、北京科技大學等企業和學界的專家參會并做專題報告。

碳化硅功率器件在新能源汽車、充電樁、光伏等新興領域應用廣泛，但在襯底環節仍存在著諸多制約商業化的瓶頸，目前產業內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，導致襯底價格高昂，且生長的晶體質量有待提升，而液相法正是解開這些難題的“鑰匙”。

會議中著重提到，器件良率和產量目前是國內高壓MOS器件面臨的重大問題，北京晶格領域半導體有限公司總經理張澤盛在“液相法碳化硅單晶生長技術研究”的專題報告中介紹了液相法生長碳化硅晶體的優勢與挑戰，并分享了晶格領域的最新研究進展。其中基于晶格獨有的3C晶型襯底有望顯著提高碳化硅MOS器件柵氧層的穩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鍵突破口，引起了大家的濃烈興趣。

報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具有低成本、高良率、高品質的優勢，主要是由于液相法技術的生長環境更接近熱力學平衡條件，工作在1800℃的較低溫度條件下，晶體生長過程更加穩定可控，有利于提升長晶速度和晶體厚度，同時可有效降低位錯密度。液相法技術可將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，可以很容易實現p型摻雜。目前，該技術還存在晶體形態不穩定、助溶液包裹、多型生長等亟待解決的問題。最后，報告分享了晶格領域對生長動力學、晶體形貌、空洞形成過程等重點問題的研究成果。

盡管液相法生長技術依然面臨著諸多挑戰，但是在以晶格領域為代表的企業的努力下，技術障礙不斷被攻克，液相法技術釋放出了巨大的發展潛力，未來很可能為SiC襯底行業帶來革命性的突破，從而有力地推動SiC器件的大規模商業化應用。

 關于晶格領域

晶格領域于2020年6月成立，是國內首家以液相法為核心技術，集碳化硅襯底研發、生產及銷售于一體的創新型高技術企業，掌握液相法核心技術自主知識產權，并成功實現產業化技術成果落地轉化。成立4年內，已相繼突破2-6英寸的p型和n型襯底制備技術，并在北京建成一條完整工藝環節的液相法SiC襯底試驗線，已具備年產5400片襯底生產能力，年產2.5萬片的小規模中試線也已初步建成，目前已投入使用。

除了成本、良率和品質優勢，基于液相法技術，晶格領域制備的4H-p型和3C-n型碳化硅襯底具有全球獨有性，尺寸、質量、厚度以及晶片關鍵性能指標均處于國際領先水平，填補了市場空白，目前已經開始進行下游驗證。

（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、軌道交通、新能源并網等終端場景有非常廣泛的應用。PVT法的生長原理導致其很難實現穩定的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多年來難以有效解決的技術難點，嚴重影響器件的性能和可靠性。3C-SiC的能帶結構決定了其柵氧層界面態密度相比于4H-SiC會有顯著的降低。得益于此，3C-SiC MOSFET器件的溝道遷移率可達到100-370 cm2/V·S，是現有4H-n型的5~10倍，且其柵氧層穩定性也有大幅提升。因此，基于3C-n型襯底制備MOSFET器件可大幅提升器件的性能、可靠性和穩定性。

產品方面，在接下來的2-3年內，晶格領域還將重點布局6-8寸的大尺寸襯底產品，實現大尺寸、高質量、低成本、多品類SiC襯底產品批量供應，滿足市場發展趨勢和要求。未來3年內，將布局年產27萬片的6-8寸量產線建設，實現規模化降本。

SiC在可見的未來有巨大的發展機遇，在功率器件廠商、汽車與新能源企業的參與和推動下，市場對高性能、高性價比的解決方案需求在不斷上升。襯底作為產業鏈中技術壁壘最高、價值量最大的環節，是未來大規模產業化的核心和根本。當前緊張的供需形勢呼喚各大廠商和研究機構進行新技術的開發，以滿足未來蓬勃的市場需求。晶格領域將堅定投入液相法技術的研發和高品質襯底產線的建設，這些努力對寬禁帶半導體產業發展具有重要意義。

目前晶格領域已啟動融資，云岫資本擔任本輪融資獨家財務顧問。