碳化硅如何长得更大、更厚、更快?前段时间,住友通过液相法生长了6英寸碳化硅衬底,将长晶速度提高了5倍左右(.点这里.)。

还有没有其他技术?最近,“三代半风向”注意到一项新技术信息,据称可以将长晶速度减少40%,而晶体厚度可以增加1倍

甲基硅烷CVD法:

长晶速度提升40%,厚度增加100%

6月3日,武汉新硅科技潜江有限公司在招募合作企业,发榜信息显示,他们将开展“以甲基硅烷为原料的CVD法沉积碳化硅晶体技术”,该项目拟总投入金额为1000万元

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根据新硅科技的说法,目前,Wolfspeed等国际主流碳化硅供应商,已经实现了200mm(8吋)碳化硅晶片的供应,GTAT等甚至在研究250mm(10吋)和300mm(12吋)的工艺技术。更为重要的是,他们的长晶时间相对较短(60小时左右),而长晶厚度可达100mm以上。 相比之下,“国内仅能生长6吋、厚度30mm左右的碳化硅晶体,且长晶时间较长(100小时以上)”。 新硅科技表示,甲基硅烷技术可以生长6英寸以上碳化硅晶片,而且厚度在60mm以上,生长时间60小时以内,更为重要的是晶片表面平滑,无开裂。

低温CVD:

美国已领先,国内少有研究

根据《2021第三代半导体调研白皮书》,碳化硅长晶生产工艺主要包括物理气相传输法(PVT)、高温化学气相沉积法(HTCVD),以及液相外延法(LPE)。 Image 目前,主流碳化硅长晶工艺是采用PVT法,但新硅科技认为,受限于硅粉和碳粉的纯度,PVT目前很难制备高纯碳化硅晶片。 而传统的HTCVD也有缺点。由于它以三氯甲基硅烷或四氯化硅为原料,腐蚀性较强,对设备要求很高。 但是,由于HTCVD的原材料更容易提纯到6N以上,可得到更高纯度的碳化硅晶片,因此,Norstel(被意法半导体收购)、日本电装等企业也一直在研发这项技术。 根据新硅科技的介绍,现在有一种新的CVD生长法,在制作碳化硅方面具有独特优势——以甲基硅烷作为原料。这种原料不含氯原子,无腐蚀性气体,而且长晶温度也较低。 此外,以甲基硅烷为原材料的CVD法 ,还可以制备更大尺寸(150mm或以上)、更厚(60mm以上)的碳化硅晶体。因此,美国等发达国家已经取得了重要进展。

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据介绍,实现此技术路线的关键在2个方面——纯度达到4N以上的甲基硅烷,以及合适的CVD炉及其配套工艺技术。 由于甲基硅烷材料的重要性,国外严格对华禁运,且相关技术也严格保密。这导致目前国内用甲基硅烷CVD工艺制备碳化硅的研究开发就很少,几乎没有工业化生产。也因此,目前国内也没有专门的制备工艺和设备。 据了解,新硅科技成立于2013年6月6日,是国内产销量最大的高纯四氯化硅供应商。新硅科技表示,目前他们已具备甲基硅烷的生产技术和工艺,并可提纯到电子级(4N纯度或更高)。 但他们在CVD气相沉积方面设备有限、经验不足。为此,新硅科技希望通过发榜,寻找国内在CVD领域技术领先的科研团队,进行深入研究和设备改进。 对于这项技术,大家怎么看?请在下方留言。


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