发布日期：2024-06-06 09:29:00 文章来源：本站

2024年5月25-26日，由中国有色金属学会宽禁带半导体专业委员会主办，中国科学院物理研究所承办的碳化硅单晶液相法生长及器件技术专题研讨会在北京成功举行。会议由中科院物理所陈小龙研究员发起并主持，邀请了产业链企业和学界共同探讨液相法技术进展和发展方向，并发布了液相法近期工作成果。天科合达、中车时代、三安光电、晶格领域、中电科五十五所、北京科技大学等企业和学界的专家参会并做专题报告。

碳化硅功率器件在新能源汽车、充电桩、光伏等新兴领域应用广泛，但在衬底环节仍存在着诸多制约商业化的瓶颈，目前产业内通常使用物理气相传输法（PVT法）制备碳化硅单晶，该方法存在生长速度缓慢、良率低的问题，导致衬底价格高昂，且生长的晶体质量有待提升，而液相法正是解开这些难题的“钥匙”。

会议中着重提到，器件良率和产量目前是国内高压MOS器件面临的重大问题，北京晶格领域半导体有限公司总经理张泽盛在“液相法碳化硅单晶生长技术研究”的专题报告中介绍了液相法生长碳化硅晶体的优势与挑战，并分享了晶格领域的最新研究进展。其中基于晶格独有的3C晶型衬底有望显著提高碳化硅MOS器件栅氧层的稳定性和沟道载流子迁移率，可以有效提升器件性能，提高器件良率和可靠性，是解决上述问题的关键突破口，引起了大家的浓烈兴趣。

报告中介绍了液相法生长碳化硅单晶的原理，并指出使用液相法技术具有低成本、高良率、高品质的优势，主要是由于液相法技术的生长环境更接近热力学平衡条件，工作在1800℃的较低温度条件下，晶体生长过程更加稳定可控，有利于提升长晶速度和晶体厚度，同时可有效降低位错密度。液相法技术可将SiC衬底单片的成本降低30%以上，此外，通过在溶液中添加Al元素，可以很容易实现p型掺杂。目前，该技术还存在晶体形态不稳定、助溶液包裹、多型生长等亟待解决的问题。最后，报告分享了晶格领域对生长动力学、晶体形貌、空洞形成过程等重点问题的研究成果。

尽管液相法生长技术依然面临着诸多挑战，但是在以晶格领域为代表的企业的努力下，技术障碍不断被攻克，液相法技术释放出了巨大的发展潜力，未来很可能为SiC衬底行业带来革命性的突破，从而有力地推动SiC器件的大规模商业化应用。

 关于晶格领域

晶格领域于2020年6月成立，是国内首家以液相法为核心技术，集碳化硅衬底研发、生产及销售于一体的创新型高技术企业，掌握液相法核心技术自主知识产权，并成功实现产业化技术成果落地转化。成立4年内，已相继突破2-6英寸的p型和n型衬底制备技术，并在北京建成一条完整工艺环节的液相法SiC衬底试验线，已具备年产5400片衬底生产能力，年产2.5万片的小规模中试线也已初步建成，目前已投入使用。

除了成本、良率和品质优势，基于液相法技术，晶格领域制备的4H-p型和3C-n型碳化硅衬底具有全球独有性，尺寸、质量、厚度以及晶片关键性能指标均处于国际领先水平，填补了市场空白，目前已经开始进行下游验证。

（1）p型SiC衬底

p型衬底是制备n沟道SiC基IGBT器件的必要材料，在大电网、轨道交通、新能源并网等终端场景有非常广泛的应用。PVT法的生长原理导致其很难实现稳定的p型掺杂，而液相法具有高气压、低温度的生长条件，使其通过在助溶液中添加Al元素即可较容易地获得高载流子浓度的p型SiC晶体。

（2）3C-n型SiC衬底

目前，基于4H-SiC的 MOSFET器件存在沟道迁移率低和高温、高电场下栅氧层可靠性差两个多年来难以有效解决的技术难点，严重影响器件的性能和可靠性。3C-SiC的能带结构决定了其栅氧层界面态密度相比于4H-SiC会有显著的降低。得益于此，3C-SiC MOSFET器件的沟道迁移率可达到100-370 cm2/V·S，是现有4H-n型的5~10倍，且其栅氧层稳定性也有大幅提升。因此，基于3C-n型衬底制备MOSFET器件可大幅提升器件的性能、可靠性和稳定性。

产品方面，在接下来的2-3年内，晶格领域还将重点布局6-8寸的大尺寸衬底产品，实现大尺寸、高质量、低成本、多品类SiC衬底产品批量供应，满足市场发展趋势和要求。未来3年内，将布局年产27万片的6-8寸量产线建设，实现规模化降本。

SiC在可见的未来有巨大的发展机遇，在功率器件厂商、汽车与新能源企业的参与和推动下，市场对高性能、高性价比的解决方案需求在不断上升。衬底作为产业链中技术壁垒最高、价值量最大的环节，是未来大规模产业化的核心和根本。当前紧张的供需形势呼唤各大厂商和研究机构进行新技术的开发，以满足未来蓬勃的市场需求。晶格领域将坚定投入液相法技术的研发和高品质衬底产线的建设，这些努力对宽禁带半导体产业发展具有重要意义。

目前晶格领域已启动融资，云岫资本担任本轮融资独家财务顾问。