晶盛機(jī)電宣布成功研發(fā)出8英寸N型SiC晶體

近日，晶盛機(jī)電通過(guò)官方微信公眾號(hào)宣布，經(jīng)過(guò)晶體實(shí)驗(yàn)室研發(fā)團(tuán)隊(duì)半年多的技術(shù)攻關(guān)，8月12日，首顆8英寸（200mm）N型SiC（碳化硅）晶體成功出爐，晶盛第三代半導(dǎo)體材料SiC研發(fā)自此邁入8英寸時(shí)代，這是晶盛在寬禁帶半導(dǎo)體領(lǐng)域取得的又一標(biāo)志性成果。

 

據(jù)介紹，此次研發(fā)成功的8英寸碳化硅晶體，晶坯厚度25mm，直徑214mm，是晶盛在大尺寸SiC晶體研發(fā)上取得的重大突破。不但成功解決了8英寸碳化硅晶體生長(zhǎng)過(guò)程中溫場(chǎng)不均、晶體開(kāi)裂、氣相原料分布等難點(diǎn)問(wèn)題，同時(shí)還破解了碳化硅器件成本中襯底占比過(guò)高的難題，為大尺寸碳化硅襯底廣泛應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

資料顯示，碳化硅一種寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料，相對(duì)于傳統(tǒng)的硅材料來(lái)說(shuō)，碳化硅屬于第三代半導(dǎo)體材料的典型代表，其擁有禁帶寬度寬、耐高溫、耐高壓、高頻、大功率、抗輻射等特點(diǎn)，具有開(kāi)關(guān)速度快、效率高的優(yōu)勢(shì)， 可大幅降低產(chǎn)品功耗、提高能量轉(zhuǎn)換效率并減小產(chǎn)品體積。目前，碳化硅半導(dǎo)體器件主要應(yīng)用于高壓輸變電、軌道交通、電動(dòng)汽車、通訊基站等重要領(lǐng)域。

需要指出的是，而碳化硅材料的生長(zhǎng)也效率非常低，并不像硅材料那樣，可以相對(duì)容易的制備出數(shù)米長(zhǎng)的晶棒。目前碳化硅生長(zhǎng)出來(lái)體積也相對(duì)比較小，所以大多數(shù)情況下都只能制備成直徑100mm或150mm（4英寸或6英寸）晶圓。而且，碳化硅屬于硬度非常高（碳化硅單晶材料莫氏硬度分布在9.2～9.6之間，僅僅比金剛石的硬度低0.5左右）的脆性材料，因此，碳化硅晶圓的制備損耗非常高（通常損耗高達(dá)三分之二），良率也比較低。

在第九屆EEVIA年度中國(guó)電子ICT媒體論壇暨2021產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會(huì)上，英飛凌電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部市場(chǎng)總監(jiān)程文濤就告訴芯智訊：“碳化硅材料的加工門檻非常高，因此目前這個(gè)行業(yè)主要的碳化硅廠商，都是一些IDM廠商。目前在碳化硅晶圓這一塊，排在第一位的 Wolfspeed差不多占了60%的市場(chǎng)，其次是美國(guó)II-VI公司，市場(chǎng)份額約為16%。”

不過(guò)，隨著技術(shù)的推進(jìn)，頭部的一些大廠也開(kāi)始陸續(xù)推動(dòng)8英寸的碳化硅晶圓的量產(chǎn)。相比6英寸的碳化硅晶圓，8英寸的碳化硅晶圓可用于制造集成電路的可用面積幾乎擴(kuò)大1 倍，使得產(chǎn)量和生產(chǎn)效率可以得到極大的提升。

早在2015年Wolfspeed、羅姆、II-VI就已展示了8英寸碳化硅襯底，其中Wolfspeed投入10億美元建設(shè)新工廠，并在今年4月開(kāi)始生產(chǎn)8英寸碳化硅等產(chǎn)品；

英飛凌在2020年9月宣布其8英寸碳化硅晶圓生產(chǎn)線已經(jīng)建成；

羅姆旗下SiCrystal公司預(yù)計(jì)2023年左右開(kāi)始量產(chǎn)8英寸襯底；

2021年7月，意法半導(dǎo)體率先宣布成功制造出首批8英寸碳化硅晶圓片。意法半導(dǎo)體表示，其首批8英寸碳化硅晶圓片質(zhì)量上乘，影響芯片良率和晶體位錯(cuò)的缺陷非常少。

Soitec在2022年5月發(fā)布了8英寸碳化硅襯底產(chǎn)品，其還在2022年3月啟動(dòng)新晶圓廠建設(shè)計(jì)劃。

今年5月，法國(guó)Soitec半導(dǎo)體公司也發(fā)布了其首款 8英寸碳化硅 SmartSiC 晶圓。

不過(guò)，需要指出的是，目前碳化硅器件的生產(chǎn)線大都還是6英寸的產(chǎn)線，因此碳化硅晶圓升級(jí)到8英寸，還需要對(duì)制造設(shè)備和整體支持生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)更換。目前頭部的廠商也正在與供應(yīng)鏈上下游技術(shù)廠商合作開(kāi)發(fā)自己的制造設(shè)備和生產(chǎn)工藝。