中國粉體網訊 近日，碳化硅晶圓龍頭企業 Wolfspeed宣布其全球最大的8英寸SiC 制造工廠正式開業引得全世界關注。相比于第一代和第二代半導體材料，SiC具有一系列優良的物理化學特性，除了禁帶寬度，還具有高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導率、高電子密度和高遷移率等特點。SiC的臨界擊穿電場是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展。陳小龍研究團隊通過優化生長工藝，進一步解決了多型相變問題，持續改善晶體結晶質量，成功生長出了單一4H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晶片并對其進行了相關測試。相關工作已申請了三項中國發明專利。
據了解，自1999年，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心先進材料與結構分析重點實驗室陳小龍研究團隊立足自主創新，利用自主研發的生長設備，系統研究了SiC晶體生長的熱力學和生長動力學基本規律，認識了晶體生長過程中相變、缺陷等的形成機制，提出了缺陷、電阻率控制和擴徑方法，形成了系列從生長設備到高質量SiC晶體生長和加工等關鍵技術，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，該團隊在國內率先開展了SiC單晶的產業化，成功將研究成果在北京天科合達半導體股份有限公司轉化，通過產學研結合，先后成功研制出了4英寸(2010年)和6英寸(2014)SiC單晶。目前，北京天科合達實現了4-6英寸SiC襯底的大批量生產和銷售，成為國際SiC導電晶圓的主要供應商之一。
從目前全球市場情況來看，目前SiC半導體市場主要由Wolfspeed、英飛凌、羅姆半導體旗下SiCrystal、II－IV、新日鐵住金及道康寧等國外廠商占據著。同時，根據市場的公開資料顯示，這些廠商在進入6英寸生產后，在近兩年來，其中一部分廠商又對其6英寸產線進行了擴產，并在積極推動SiC向8英寸發展。目前我國才剛進入6英寸時代，與國外差距較大，就國內8英寸SiC產線的發展進程上看，國內已有一些公司和單位取得了量產突破或作為預研項目進行立項。這其中就包括：中電科半導體持股的山西爍科晶體公司8英寸襯底片已經研發成功，并小批量生產；天科合達在2020年也啟動了8英寸SiC晶片的研發。
8英寸SiC導電單晶研制成功是物理所在寬禁帶半導體領域取得的又一個標志性進展，研發成果轉化后，將有助于增強我國在SiC單晶襯底的國際競爭力，促進我國寬禁帶半導體產業的快速發展。
（中國粉體網編輯整理/山川）
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