電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）今年以來國內(nèi)的SiC產(chǎn)業(yè)進(jìn)展神速，除了上游廠商陸續(xù)放出8英寸襯底的進(jìn)展之外，還有多家襯底廠商與海外半導(dǎo)體巨頭簽下供應(yīng)協(xié)議。上個(gè)月，國內(nèi)SiC襯底龍頭天岳先進(jìn)展示了一種新的SiC晶體制備技術(shù)。

成本低質(zhì)量還高，液相法會(huì)是未來SiC降本的核心？

目前SiC單晶制備主流都是通過物理氣相傳輸PVT法生長，核心的步驟包括將SiC粉料進(jìn)行高溫加熱，加熱后SiC粉料升華成氣體，氣體移動(dòng)到籽晶表面緩慢生長成晶體。

但問題也顯而易見，PVT法生長SiC單晶的速度太慢了，因?yàn)槭抢霉腆w升華在籽晶表面生長材料，一般生長出20mm厚的晶體需要7天時(shí)間。

這也是過去SiC襯底價(jià)格居高不下的主要原因，實(shí)際上目前行業(yè)中8英寸的SiC晶體也是通過多次擴(kuò)徑生長制備的。

近年來SiC產(chǎn)業(yè)隨著新能源市場的需求而進(jìn)入爆發(fā)增長期，SiC降本增效的需求更加急切，特別是PVT技術(shù)由于原理上難以實(shí)現(xiàn)降本以及快速大量制備SiC晶體，所以業(yè)界也開始將目光重新投向液相法。

為什么是“重新投向”？因?yàn)橐合喾ㄓ糜谥苽銼iC的研究，在20世紀(jì)60年代要相比PVT法更受歡迎，不過由于PVT法在70年代后取得突破，從而逐漸成為主流的技術(shù)。

而如今因?yàn)镻VT技術(shù)在大尺寸SiC晶體以及降低制造成本的問題上遭遇瓶頸，液相法又成為業(yè)界正在攻克的方向，可謂風(fēng)水輪流轉(zhuǎn)。

天岳先進(jìn)這次展示的正是液相法制備SiC技術(shù)，天岳先進(jìn)表示，近期公司采用液相法制備出了低缺陷的8英寸晶體，通過熱場、溶液設(shè)計(jì)和工藝創(chuàng)新突破了碳化硅單晶高質(zhì)量生長界面控制和缺陷控制難題，在業(yè)界屬于首創(chuàng)。

作為SiC產(chǎn)業(yè)最核心的環(huán)節(jié)之一，襯底制備擁有極高的技術(shù)門檻和生產(chǎn)周期，如果液相法能夠在SiC襯底制備環(huán)節(jié)成功推廣，那么將會(huì)在SiC晶體尺寸、厚度、品質(zhì)等這幾個(gè)方面能夠保持相同甚至更高水平的同時(shí)，大大提高產(chǎn)能。

還有這些問題有待突破

盡管目前國內(nèi)外都有不少廠商以及團(tuán)隊(duì)在研究液相法制備SiC，但都未正式實(shí)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，其中的原因是液相法還存在不少的技術(shù)問題。

根據(jù)人工晶體學(xué)報(bào)的資料，液相法制備SiC目前主要面臨四個(gè)方面的問題。首先是需要平衡生長速率和結(jié)晶質(zhì)量，如果生長速率太大，會(huì)容易出現(xiàn)多種嚴(yán)重影響結(jié)晶質(zhì)量的缺陷，嚴(yán)重時(shí)可能引起晶體開裂。

目前液相法的工藝中會(huì)以高純石墨坩堝作為容器的同時(shí)，還作為SiC晶體生長中C元素的來源，而隨著晶體的生長，坩堝內(nèi)壁也會(huì)不斷被腐蝕，從而可能影響晶體生長的環(huán)境。因此如何建立持續(xù)穩(wěn)定的晶體生長條件就非常關(guān)鍵。

由于生長溫度高，測試難度大，在液相法生長SiC單晶的過程中，對高溫溶液的凝固點(diǎn)、表面張力、黏度等熱力學(xué)參數(shù)還未明確。因此未來研究以及掌握這些參數(shù)以及控制這些參數(shù)的方式是液相法制備SiC進(jìn)一步發(fā)展的重要方向。

最后，是如果實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的動(dòng)態(tài)調(diào)控。這需要更加精準(zhǔn)的監(jiān)測技術(shù)以及控制技術(shù)，在了解各種參數(shù)對晶體生長的影響后，通過控制各項(xiàng)參數(shù)來提高晶體質(zhì)量以及量產(chǎn)一致性。

小結(jié)：

除了天岳先進(jìn)，國內(nèi)的常州臻晶也是專門開發(fā)SiC液相法晶體的公司，目前該公司采用液相法生長的P型襯底，良率從50%提高到75%，長晶銷量提升2-5倍。常州臻晶目前的產(chǎn)品同樣處于研發(fā)階段，布局了6-8英寸的SiC襯底產(chǎn)品，預(yù)計(jì)6英寸產(chǎn)品將在今年下半年向客戶送樣，明年9月實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

在液相法接近產(chǎn)業(yè)化的同時(shí)，SiC的降本節(jié)奏或許也將迎來新的拐點(diǎn)。