中科院物理所成功研製6英寸碳化矽單晶襯底—新聞—科學網

2020-11-25 科學網

圖1、6英寸碳化矽晶體和單晶襯底片

圖2、6英寸碳化矽單晶片的拉曼光譜（4H碳化矽單晶）

圖3、6英寸碳化矽單晶片的X射線搖擺曲線（半峰寬平均值僅27.2弧秒）

 

碳化矽（SiC）單晶是一種寬禁帶半導體材料，具有禁帶寬度大，臨界擊穿場強大，熱導率高，飽和漂移速度高等諸多特點，被廣泛應用於製作高溫、高頻及大功率電子器件。此外，由於SiC和氮化鎵（GaN）的晶格失配小，SiC單晶是GaN基LED、肖特基二極體、MOSFET、IGBT、HEMT等器件的理想襯底材料。為降低器件成本，下遊產業對SiC單晶襯底提出了大尺寸的要求，目前國際市場上已有6英寸（150毫米）產品，預計市場份額將逐年增大。

中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室（籌）先進材料與結構分析實驗室陳小龍研究組（A02組，功能晶體研究與應用中心）長期從事SiC單晶生長研究工作，團隊人員通過自主創新和探索，獲得了SiC單晶生長設備、晶體生長和加工技術等一整套自主智慧財產權。研發成功的2英寸SiC單晶襯底在國內率先實現了產業化，並相繼研發成功3英寸、4英寸SiC單晶襯底，實現了批量製備和銷售。2014年11月，團隊人員與北京天科合達藍光半導體有限公司合作，成功解決了6英寸擴徑技術和晶片加工技術，成功研製出了6英寸SiC單晶襯底。拉曼光譜測試表明生長出的SiC晶體為4H晶型，(0004)晶面的X射線衍射搖擺曲線半高寬平均值僅27.2弧秒，表明晶體結晶質量很好。這一成果標誌著物理所的SiC單晶生長研發工作已達到國際先進水平。6英寸SiC單晶襯底的研發成功，為高性能SiC基電子器件的國產化提供了材料基礎。

相關研究得到科技部、國家自然科學基金委、協同創新中心、中國科學院、北京市科委、新疆生產建設兵團科技局等有關部門的支持。

 

特別聲明：本文轉載僅僅是出於傳播信息的需要，並不意味著代表本網站觀點或證實其內容的真實性；如其他媒體、網站或個人從本網站轉載使用，須保留本網站註明的「來源」，並自負版權等法律責任；作者如果不希望被轉載或者聯繫轉載稿費等事宜，請與我們接洽。

相關焦點

  • 國產碳化矽晶片龍頭衝刺科創板
    一、首建國內中試產線，手握6大核心技術體系天科合達在碳化矽晶體生長、晶體加工、生長設備和製造方面深耕多年。2006年，該公司建立了國內第一條碳化矽晶片中試生產線。經過幾年發展，天科合達在國內率先研製出6英寸碳化矽晶片。
  • 碳化矽晶片合格率達65%,國內最大碳化矽材料供應基地已實現4英寸...
    集微網消息，據中央紀委國家監委網報導，目前，中國電科山西碳化矽材料產業基地已經實現4英寸晶片的大批量產，6英寸高純半絕緣碳化矽單晶襯底也已經開始工程化驗證，預計年底達到產業化應用與國際水平相當。圖片來源：中央紀委國家監委網此外，中電科總經理李斌表示，目前國際上碳化矽晶片的合格率最高是70%-80%，而原來國內實驗室生產的碳化矽晶片的合格率僅有30%。
  • 零維非鉛鈣鈦礦單晶研製成功—新聞—科學網
    近日，中科院大連化學物理研究所劉生忠研究員團隊與陝西師範大學劉渝城博士、徐卓博士、楊周博士等合作，基於近年在高質量大尺寸鈣鈦礦單晶生長的技術積累和完備的科研平臺，成功設計、集成了大尺寸零微結構非鉛（類）鈣鈦礦單晶高性能X射線成像器件。
  • 第三代半導體材料之碳化矽(SiC)
    目前，國內已經開發出了6英寸導電性SiC襯底和高純半絕緣SiC襯底，山東天嶽公司、北京天科合達公司和河北同光晶體公司分別與山東大學、中科院物理所和中科院半導體所進行技術合作與轉化，在SiC單晶襯底技術上形成自主技術體系。國內目前已實現4英寸襯底的量產；同時山東天嶽、天科合達、河北同光、中科節能均已完成6英寸襯底的研發；中電科裝備已成功研製出6英寸半絕緣襯底。
  • 同光晶體完成A輪融資,推動第三代半導體襯底技術發展
    從「零」起步到行業領跑者　　同光晶體坐落在保定市高新技術開發區，是一家從事第三代半導體材料碳化矽襯底的研發公司。它主要產品包括4英寸和6英寸導電型、半絕緣碳化矽襯底，其中4英寸襯底已達到世界先進水平。
  • 解析碳化矽外延材料產業鏈
    與傳統矽功率器件製作工藝不同的是，碳化矽功率器件不能直接製作在碳化矽單晶材料上，必須在導通型單晶襯底上額外生長高質量的外延材料，並在外延層上製造各類器件。 目前碳化矽和氮化鎵這兩種晶片，如果想最大程度利用其材料本身的特性，較為理想的方案便是在碳化矽單晶襯底上生長外延層。 碳化矽外延片，是指在碳化矽襯底上生長了一層有一定要求的、與襯底晶相同的單晶薄膜（外延層）的碳化矽片。
  • ...國內最大碳化矽材料供應基地4英寸晶片已量產;填補深圳寶安高端...
    4英寸晶片的大批量產，6英寸高純半絕緣碳化矽單晶襯底也已經開始工程化驗證，預計年底達到產業化應用與國際水平相當。但在碳化矽產業基地，這個合格率可以達到65%。現在我們在實現迅速研發的同時也進一步開展量產，三年內整個項目要達到18萬片每年的產能。另外，我們目前在進行8英寸晶片的研究，希望三年之後，我們能有8英寸的樣片出來。2019年4月1日，中國電科（山西）碳化矽產業基地一期項目開工建設，同年9月26日封頂。
  • 露笑科技百億元項目正式籤署 布局碳化矽產業化之路
    從2018年下半年開始組建碳化矽晶體爐製造攻關小組，到2019年7月份生長爐研製成功，再到2020年4月份10億元定增加碼碳化矽業務以及如今的百億元碳化矽產業園投資，露笑科技在碳化矽產業布局之路上可謂勢如破竹。公司在碳化矽產業化方面具備哪些相關技術？未來還需攻克哪些難點？100億元投資如何落地？9月20日，《證券日報》記者就以上問題與公司負責人進行了深入對話。
  • 起底第三代半導體,碳化矽產業深度解析
    04 碳化矽產業鏈在製程上，大部分設備不傳統矽生產線相同，但由亍碳化矽具有硬度高等特性，需要一些特殊的生產設備，如高溫離子注入機、碳膜濺射儀、量產型高溫退火爐等，其中是否具備高溫離子注入機是衡量碳化矽生產線的一個重要標準。SiC器件價值鏈可分為襯底——外延——晶囿——器件，其中襯底所佔的成本最高為50%。
  • 致力第三代半導體襯底技術研發的同光晶體獲A輪融資
    12月4日消息，河北同光晶體有限公司(簡稱「同光晶體」)完成A輪融資，本輪由國投創業投資，將助力公司實現淶源基地6英寸碳化矽襯底項目快速擴產和現有產品優化提升。
  • 總投資50億元,國內最大碳化矽基地正式投產
    山西臺記者劉洋在報導中指出，這個碳化矽基地一期共有300臺設備，單月產值就能突破一億元。項目全部建成後，將成為國內最大的碳化矽材料供應基地，而這個1000畝的產業園將串聯起山西轉型綜改示範區上下遊十多個產業，帶動山西半導體產業集群迅速發展，實現中國碳化矽的完全自主供應。
  • 露笑科技碳化矽襯底片產業化項目開工,投資近7億元
    其中浙江露笑碳矽晶體有限公司新建碳化矽襯底片產業化項目也同步開工。據悉，該項目計劃總投資6.95億元，項目主要採用碳化矽升華法長晶工藝及SiC襯底加工工藝，引進具有國際先進水平的6英寸導電晶體生長爐、4英寸高純半絕緣晶體生長爐等設備，購置多線切割機、拋光機等國產設備，建成後形成年產8.8萬片碳化矽襯底片的生產能力。
  • 碳基半導體與碳化矽晶片有什麼區別
    我國近日在碳基半導體材料的研製方面有了非常重要突破，近日在碳化矽晶片量產方面也取得重大進展，相同的「碳」字，不同的材料，一個是晶片，一個是晶片。 　　至於說，碳基半導體擁有如此大的優勢，那為何西方國家沒有研製呢？這又是一個誤解，美國等西方國家，還有日韓等傳統的半導體強國，不但研究了，而且時間很早，不過，基本上都是半途而廢，除了現在美國還在進行， 其他國家基本上都因遇到技術難題的放棄了研製，包括英特爾這樣的巨頭，也放棄了。
  • 我國研製成功四米口徑碳化矽反射鏡坯—新聞—科學網
    新華社記者張楠攝 近日，中國科學院長春光學精密機械與物理研究所（簡稱長春光機所）成功自主研製出直徑4.03米的單體碳化矽反射鏡坯，將其應用於望遠鏡或衛星上成像，將大大提高解析度。現代大型光學望遠鏡系統均採用反射式結構，最核心的部件是反射鏡，且反射鏡的口徑越大，望遠鏡的分辨本領和聚光能力越強。一段時間內，我國在大口徑反射鏡材料研製上一直落後於歐美國家，完全依賴進口。
  • 碳化矽:第三代半導體核心材料
    國內目前也已經形成相對完整的碳化矽產業鏈體系，襯底材料：山東天嶽、天科合達、河北同光晶體、北京世紀金光EPI矽片：東莞天域半導體、廈門瀚天天成器件：泰科天潤、瀚薪、揚傑科技、中電55所、中電13所、科能芯、中車時代電氣模組：嘉興斯達、河南森源、常州武進科華、中車時代電氣。
  • 首片國產6英寸碳化矽晶圓產品發布
    碳化矽是成為製作高溫、高頻和大功率電力電子器件的理想半導體材料，相比目前傳統的矽基產品，其製成的器件能為電力電子產品升級提供核心保障，像大家熟悉的新能源車、充電樁、光伏發電等領域，目前國際上基於此的6英寸碳化矽晶圓已經大規模投產。
  • 我國直徑5英寸CVD金剛石窗口製備技術再上新臺階—新聞—科學網
    近日，《中國科學報》記者從河北省雷射研究所獲悉，該所直徑5英寸CVD金剛石窗口製備技術再上臺階，其產品厚度達到
  • 「二維世界」的構築與操縱——第一屆中科院物理所博士後年會優秀...
    第一屆中國科學院物理研究所博士後學術年會於2019年12月10日在北京成功召開。本次會議為物理所的博士後打造了良好的創新成果展示和學術交流平臺，對在站博士後探尋學術前沿、提升科研創新能力起到了積極的推動作用。
  • 碳化矽(SiC)緣何成為第三代半導體最重要的材料?一文為你揭秘
    所以SIC單晶的生長只能從氣相開始，這個過程比SIC的生長要複雜的多，SI在大約1400℃左右就會熔化。使SIC技術不能取得商業成功的主要障礙是缺少一種合適的用於工業化生產功率半導體器件的襯底材料。對SI的情況,單晶襯底經常指矽片（wafer）,它是從事生產的前提和保證。一種生長大面積SIC襯底的方法以在20世紀70年代末研製成功。但是用改進的稱為Lely方法生長的襯底被一種微管缺陷所困擾。