科友半導體。
碳化硅,作為第三代半導體的主要代表之一,與硅相比,具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、更高的熱導率,其在高溫、高壓、高頻領域表現出色。當前主流的碳化硅單晶與外延生長還處于6英寸階段,擴大尺寸成為產業鏈降本增效的主要路徑,然而在邁向8英寸過程中還存在諸多技術難題。
□文/本報記者 孫銘陽 攝/見習記者 周姿杉
說起8英寸碳化硅,就不得不提黑龍江的一家企業——哈爾濱科友半導體產業裝備與技術研究院有限公司(以下簡稱“科友半導體”)。
今年4月,科友半導體8英寸碳化硅中試線正式貫通后,基于設備、原料、熱場、工藝等方面的長期技術積累,以及同時擁有感應加熱和電阻加熱兩種長晶爐的獨家優勢,企業加快生產研發迭代。7月,科友在8英寸晶體質量、厚度和良率上取得新的重要進展,朝著8英寸碳化硅襯底量產邁出了關鍵一步。
科友半導體作為一家專注于第三代半導體裝備研發、襯底制作、器件設計、科研成果轉化的國家高新技術企業,研發覆蓋半導體裝備研制、長晶工藝、襯底加工等多個領域,已形成自主知識產權,實現先進技術自主可控。
在科友半導體的展廳內,可以看到企業依托自主研發設備生長的6英寸和8英寸碳化硅晶體。由碳化硅晶體加工而成的0.35毫米厚的6英寸和0.5毫米厚的8英寸碳化硅襯底,是這里的主角。
“我們通過創新應用新材料、新結構,獲得零微管、低缺陷單晶?!奔夹g總監張勝濤說,科友半導體掌握了一系列自研工藝技術,包括原料提純、原料回收再利用、低應力熱場設計等,為8英寸晶體制備奠定了重要基礎。通過引入添加劑材料、設計新型腔室結構,對碳包裹物起到吸附作用,并起到優化溫度場、氣相物質濃度場條件的作用,實現了非均勻溫場和氣相物質濃度場下大尺寸晶體生長的調控,有效抑制了大尺寸晶體自發成核、臺階聚集等現象,使質量參數達到6英寸產品級水平。
張勝濤介紹,早在2022年底,科友半導體通過自主設計制造的電阻長晶爐產出直徑超過8英寸的碳化硅單晶,晶體表面光滑無缺陷,最大直徑超過204毫米。這是科友半導體繼去年10月在6英寸碳化硅晶體厚度上實現40毫米突破后,在碳化硅晶體生長尺寸和襯底尺寸上取得的又一次極具歷史意義的重大突破。在今年2月舉辦的寬禁帶半導體材料技術成果鑒定會上,由中科院郝躍院士主持的中國電子學會鑒定委員會給予科友半導體8英寸碳化硅長晶設備及工藝“國內領先,國際先進”的高度評價。
碳化硅是電力電子器件的主要襯底材料,是新能源汽車、光伏逆變器、5G通信等戰略性新興產業的基石,可降低能量損耗達50%以上?!拔覀冏灾餮邪l的第三代半導體碳化硅產品不僅具有晶體生長周期短、良率高等優勢,還將襯底成本降低了一半以上?!睆垊贊f,未來科友半導體將繼續加大技術投入,快速推進二期工程,為黑龍江在戰略新興產業、寬禁帶半導體材料方面貢獻力量。
第六屆新材料博覽會即將在哈爾濱舉行。張勝濤說,新材料產業是戰略性、基礎性產業,我們非常重視此次家門口的大會,積極做好參展籌備工作,以多種形式展現公司最新研發成果,包括目前最大尺寸的8英寸碳化硅襯底等等,充分展示公司在第三代半導體碳化硅新材料研發制備方面的雄厚實力,也希望借助此次大會,把公司新產品推廣出去,增強科友的品牌影響力,力爭在博覽會上出新出彩,收獲滿滿。