全球首发——第三代半导体
我兔里程碑式创新
一、碳化硅——开启12英寸时代
2024年11月14日，天岳先进公司SICC官宣：发布其自主研发的12英寸（300mm）N型碳化硅衬底产品。
天岳先进是在2024年11月12日-15日举行的德国慕尼黑国际电子元器件、材料及生产设备展览会(ELECTRONICA)上，发布其12英寸SiC衬底的。
天岳先进的这一领先发布，既是自身碳化硅衬底技术上的一次飞跃，也是SiC全行业的一件盛事。这对特高压功率器件如SiC-IGBT的发展，将具有不可估量的推动作用。因此，下游功率和模拟半导体应用巨头博世、英飞凌、奔驰等行业巨头，都非常关注这个行业最新进展。
二、碳化硅晶体生长的三种方法
大尺寸碳化硅晶体生长-衬底成型，在工艺上与硅基半导体相比难度更高。这是因为，一方面，碳化硅具有同数据构体的特点，就是其元素相同（都是同样数量的碳和硅）而结构不同（自然界就有200多种构型）。因此在碳化硅晶体生长过程中，很难控制其构型保持的唯一性。另一方面，碳化硅耐高温，加工工艺的温度极高，熔体温度在3000℃以上、5000kpa大气压以下。硅基半导体的硅单晶生长的方法，基本无法复用到碳化硅领域。
目前，业内碳化硅单晶的主流生长方法有两种，即物理气相传输法HTPVT和高温化学气相沉积法CVD，液相法LPE则是后起之秀。
物理气相传输法PVT，是将SiC粉料置于高温石墨坩埚底端，SiC籽晶固定在温度较低的石墨坩埚顶。然后加热SiC粉料至2000-2500℃，粉料升华分解为Si、Si2C、SiC2等气相，对流到籽晶上，结晶为SiC晶体，以0.1-2mm/h速率实现单晶生长（速率不高）。
PVT法是SiC单晶生长的主流技术，设备要求低，工艺过程简单，技术成熟，已经实现了6寸衬底的产业化应用，量产规模最大，也正向8寸工艺发展。
PVT法的缺点主要有三个——第一：只在纵向生长，晶体横向扩晶很难。SiC衬底每次升级，都要重新研发和更换新设备，投资巨大。第二：PVT法的产品缺陷（位错）水平仍然偏高。第三：PVT难以制备P型衬底。
高温化学气相沉积法（High Temperature Chemical Vapor Deposition，HTCVD），是通过感应线圈将生长室加热到1800℃-2300℃，将SiH4+C3H8或SiH4+C2H4气体注入生长室，发生化学反应后生成SiC，在籽晶处生长SiC单晶。
高温气相法控制气相成分比较容易，生长速度达到0.3-0.6mm/h（是前述PVT法的3倍）。缺点是工艺成熟度低导致晶体缺陷，如位错较高。而位错会降低SiC器件的阻断电压，增大其漏电流，影响SiC器件的应用。
第三种——就是天岳先进采用的——液相外延技术(Liquid Phase Epitaxy，LPE)。
液相法初始研究，主要集中在本子和带喊，如名古屋大学、东京大学和丰田、新日铁住金、LG。2英寸液相法已经成熟，更大尺寸的SiC晶体制备也在快速推进。
液相法是利用坩埚壁处的高温大量溶解了碳，形成碳饱和溶液，对流到籽晶下方，在相对低温端后形成碳的过饱和溶液，并结合助溶液中的硅，在籽晶上外延生长碳化硅单晶。
可以看出——液相法更接近热力学平衡条件，SiC晶体质量更好，而且扩径方便，可以实现更大尺寸的SiC衬底。
同时，液相法也能制造p型衬底——这很重要，因为SiC器件的主流为单极。但高压双极型器件——需要p型衬底——将随着电动车等需求而有巨大的增长潜力。液相法生产的p型衬底，具有更高的载流子迁移率，可以进一步提升SiC器件的高压性能。
而液相法生长质量和厚度达标的晶体，必须保证碳溶解速率、碳析出速率、碳传输速率的三项平衡——这是液相法的最大工艺难题。碳硅1:1比例控制也是一个难关。同时液相法的主要缺点是：助溶液包裹、助溶剂中金属离子的残留，生长面不够稳定。
三、天岳先进，先进越天
天岳先进在液相法领域异军突起——在2023年，全球首发8英寸液相法制备的低缺陷碳化硅衬底。2024年推出了采用液相法制备的4度偏角P型碳化硅衬底。电阻率小于200mΩ·cm，面内电阻率分布均匀，结晶性良好。
而这次官宣的12英寸衬底，标志其利用液相法获得了低贯穿位错和零层错的全球最大尺寸碳化硅晶体。
这次重大突破，凸显了天岳先进在在合成材料、晶体生长、衬底加工等方面的深厚积累，也巩固了我国第三代半导体在碳化硅衬底技术领域的领先地位。
这是中国碳化硅领域的重大突破，也是中国半导体人，对全球第三代半导体行业的卓越贡献。
今晚加菜，浮一大白！
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