中国粉体网讯 近日，碳化硅晶圆龙头企业 Wolfspeed宣布其全球最大的8英寸SiC 制造工厂正式开业引得全世界关注。相比于第一代和第二代半导体材料，SiC具有一系列优良的物理化学特性，除了禁带宽度，还具有高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度和高迁移率等特点。SiC的临界击穿电场是Si的10倍，GaAs的5倍，这提高了SiC基器件的耐压容量、工作频率和电流密度，降低了器件的导通损耗。
图片来源：中科院物理所
近日，中科院物理所传来好消息，该单位在8英寸碳化硅单晶方面研究取得进展。陈小龙研究团队通过优化生长工艺，进一步解决了多型相变问题，持续改善晶体结晶质量，成功生长出了单一4H晶型的8英寸SiC 晶体，晶坯厚度接近19.6 mm，加工出了厚度约2mm的8英寸SiC晶片并对其进行了相关测试。相关工作已申请了三项中国发明专利。
据了解，自1999年，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心先进材料与结构分析重点实验室陈小龙研究团队立足自主创新，利用自主研发的生长设备，系统研究了SiC晶体生长的热力学和生长动力学基本规律，认识了晶体生长过程中相变、缺陷等的形成机制，提出了缺陷、电阻率控制和扩径方法，形成了系列从生长设备到高质量SiC晶体生长和加工等关键技术，将SiC晶体直径从小于10毫米(2000年)不断增大到2英寸(2005年)。2006年，该团队在国内率先开展了SiC单晶的产业化，成功将研究成果在北京天科合达半导体股份有限公司转化，通过产学研结合，先后成功研制出了4英寸(2010年)和6英寸(2014)SiC单晶。目前，北京天科合达实现了4-6英寸SiC衬底的大批量生产和销售，成为国际SiC导电晶圆的主要供应商之一。
从目前全球市场情况来看，目前SiC半导体市场主要由Wolfspeed、英飞凌、罗姆半导体旗下SiCrystal、II－IV、新日铁住金及道康宁等国外厂商占据着。同时，根据市场的公开资料显示，这些厂商在进入6英寸生产后，在近两年来，其中一部分厂商又对其6英寸产线进行了扩产，并在积极推动SiC向8英寸发展。目前我国才刚进入6英寸时代，与国外差距较大，就国内8英寸SiC产线的发展进程上看，国内已有一些公司和单位取得了量产突破或作为预研项目进行立项。这其中就包括：中电科半导体持股的山西烁科晶体公司8英寸衬底片已经研发成功，并小批量生产；天科合达在2020年也启动了8英寸SiC晶片的研发。
8英寸SiC导电单晶研制成功是物理所在宽禁带半导体领域取得的又一个标志性进展，研发成果转化后，将有助于增强我国在SiC单晶衬底的国际竞争力，促进我国宽禁带半导体产业的快速发展。
（中国粉体网编辑整理/山川）
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