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行业领域

新材料技术,无机非金属材料

需求背景

碳化硅衬底主要有导电型及半绝缘型两种。其中，在导电型碳化硅衬底上生长化硅外延层制得碳化硅外延片，可进一步制成碳化硅功率器件，应用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等领域；在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层可以制得碳化硅基氮化镓外延片，可进一步制成微波射频器件，应用于5G .通讯、雷达等领域。SiC 产业链包括衬底、外延、器件/模块以及终端应用。

根据全球导电型碳化硅晶圆材料市场的发展趋势，导电型碳化硅单晶衬底材料是制造碳化硅功率半导体器件的基材。2017 年4英寸碳化硅晶圆市场接近10万片; 6英寸碳化硅晶圆供货约1.5万片，预计2020~ 2025年，4英寸碳化硅晶圆的单价每年下降10 %左右，市场规模逐步从10万片市场减少到8万片，6英寸晶圆将从8万片增长到20万片; 2025~2030年，4英寸晶圆逐渐退出市场, 6英寸晶圆将增长至40万片。因此，提高碳化硅晶体生长的良品率和降低其制造成本是碳化硅制造企业竞争力的核心。

需解决的主要技术难题

目前我司碳化硅生产工艺主要包括两部分内容：一是采用PVT法（物理气相输运法）进行碳化硅晶体制备，在合适的保温材料、坩埚组件、工艺条件下生长获得碳化硅晶体，PVT法是目前碳化硅晶体实现产业化制备的主要生长方法，晶体制备过程需保证在合适的温度场条件和生长过程控制参数下避免晶体缺陷产生，以获得高质量晶体。二是晶体及晶圆片加工工艺，碳化硅晶体经过整形、切割后成片，晶片经研磨、 抛光等加工后获得满足半导体应用的碳化硅晶圆片。加工技术难点在于需综合控制各环节加工技术参数，使晶圆获得低表面粗糙度并保持良好几何面形，满足碳化硅晶圆外延工艺及器件生产技术要求。

期望实现的主要技术目标

在前期已积累6英寸生长工艺的基础上，进一步优化晶体生长温度场，通过对温场/热场结构调整及进口石墨件的部分替代，在提高晶体质量与良率的基础上实现成本降低的目标，制备出6寸4H晶型SiC晶体。

1、量产晶体厚度达到 15mm 以上；

2、晶体背部无显著破坏；

3、微管小于0.5个/cm²；

4、开裂率低千40%；

5、边缘无多晶；

6、总良率在导产基础上增加5％的年度目标。

处理进度