SiC一次就扩到8寸!有什么秘诀?
Wolfspeed、罗姆、II-VI均在2015年就已展示了8英寸碳化硅衬底,其中Wolfspeed今年4月开始生产8英寸碳化硅等产品;罗姆旗下SiCrystal公司预计2023年左右开始量产8英寸衬底;Soitec在2022年5月发布了8英寸碳化硅衬底产品,其还在2022年3月启动新晶圆厂建设计划。
从今年来看,国外企业在加快8寸SiC衬底的量产进程,而国内在8英寸碳化硅衬底上的差距更为明显。
碳化硅衬底要扩大到8英寸,第一个技术难点是籽晶。虽然可以用激光切割,用拼接的方法来制作籽晶,但拼接位置的缺陷几乎难以去除,所以仅可做晶体生长基础研究,量产就不行了。
量产用的碳化硅籽晶还是需要慢慢地扩出来,而在扩径的过程中则需要保留品质好的晶体进行优选繁衍,但这个过程是非常耗时的,没有好的籽晶就不可能繁衍出好的碳化硅晶体,就如同没有好的种子,是不会长出好的庄稼一样。通常每次只能扩径几个毫米,要实现从6英寸扩到8英寸,扩径时间甚至以年为单位。
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恒普科技提供一个创新的解决方案,这是一种能够一次性将6英寸碳化硅衬底扩到8英寸的技术方向,为行业提供一种新的思路,能够推进国内8英寸碳化硅衬底国际竞争力。
具体来讲,恒普科技是以≤45°晶锭的角度,达到晶体生长厚度≥30mm,单边扩径接近≥25mm,这样就一次性将晶体扩径≥50mm,实现从150mm一次性扩径到200mm的技术路线。
恒普科技当下单边扩径≥20mm,而且无多型,微管≤0.05ea/cm2,生长速度≥0.3mm/h,导流环无TaC涂层;预计近期可以达到单边25~30mm,并优化面型。
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示意图
碳化硅衬底扩径的技术核心难点包括:热场的温度控制、边缘多晶、物质流传输(气相输运)。
而恒普科技运用多年掌握的温度控制技术,将热场温度调节为有利于晶体扩径的温度梯度,并加以调节。
气相组分是产生边缘多晶的主要原因之一,不合理的气相组分非常容易产生边缘多晶,而导致扩径失败。
与晶体生长相同,物质流对于扩径也是至关重要,恒普科技采用特殊改良的【新工艺】热场,使气相储运满足扩径要求。
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晶体扩径实际图
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