台湾省中山大学实现6吋晶体生长关键突破
行家说消息 2023年3月6日,台湾省国立中山大学晶体研究中心宣布成功生长六吋导电型(n-type)4H碳化矽单晶,在长晶炉设备、坩埚(存放材料容器)、热场设计、长晶技术、品质检验等环节100%MIT,奠定晶体生长速度快、稳定性高、成本低等优势,将透过技转助攻台湾产业升级,强化全球市场竞争力。
碳化矽在高电压和高功率的表现优异,且散热性佳,但制作困难,晶体生长的技术门槛高,需大量时间及经验,台湾目前投入生产的企业发表的生长速度约在150-200um/hr之间,晶体稳定性与良率仍有待提升;中山大学材料与光电科学学系教授兼国际长周明奇指出,晶体研究中心已成功长出六吋导电型N-type 4H碳化矽SiC单晶,中心厚度为十九mm,边缘约为十四mm,生长速度达到370um/hr,「晶体生长速度更快且具重复性」,台湾尚无其他研究单位或大学能做得到,标示着第三类半导体碳化矽向前推进的进程。
去年研究团队导入六吋导电型(n-type)4H碳化矽长晶炉,已成功生长出六吋单晶;周明奇强调,为了从实验室迈向工业化,团队不断调整生长参数、检验晶体品质,今年二月,确认生长的六吋导电型4H碳化矽SiC单晶生长速度更快、稳定性佳且具重复性,确保未来技转厂商的市场竞争力与获利优势。
周明奇提到,中山大学团队已取得碳化矽晶体生长关键突破,将进一步透过技转,为台厂补足半导体产业链最尖端的战略know-how,第一阶段将会技转至长期产学合作的企业,善用研发成果助攻产业升级。
目前四吋、六吋矽晶圆为市场主流尺寸,并逐渐朝向八吋转进,展望未来,周明奇强调,团队已投入八吋导电型(n-type)4H碳化矽生长设备研发设计,今年将持续推进碳化矽晶体生长核心技术,也正打造高真空环境,研发生长半绝缘碳化矽(Semi-insulating Silicon Carbide; SI.-SiC)。
自二○○四年以来,中山大学晶体研究中心积极研发晶体生长设备及相关技术,持续携手医疗、半导体、光学、雷射等产业,累积十多年高温晶体研发经验,并获得台湾国科会及教育部高教深耕计画的经费挹注下,不断创新突破生长碳化矽晶体的核心技术,透过摄氏二千三百度以上的超高温生长出碳化矽晶体,是目前台湾学研单位中唯一具备生长大尺寸吋SiC晶体的研究中心。此外,晶体中心也在立陶宛与拉脱维亚成立两个海外研究中心,利用晶体中心所生长的雷射晶体,与立陶宛研究单位及企业共同开发高功率薄片雷射(Thin Disc Laser, TDL)系统,目前也有优异成果。