一次扩径技术,从6英寸直接扩到8英寸!

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投入10亿美元建设新工厂,并在今年4月开始生产8英寸碳化硅等产品;英飞凌在2020年9月宣布其8英寸 SiC晶圆生产线已经建成;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。

国内与国际,在8英寸碳化硅衬底上的差距更为明显。

碳化硅8英寸衬底的第一个技术难点是籽晶,籽晶虽然可以用激光切割然后拼接的方法来制作籽晶,但拼接位置的缺陷是几乎难以去除,可以做晶体生长基础研究,量产就不行了。量产用的籽晶还是需要慢慢的扩出来,在扩的过程保留品质好的晶体进行优选繁衍,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。通常每次扩径几个毫米,6英寸扩到8英寸扩径时间甚至按年为单位。

  • 恒普科技提供一个创新的解决方案,一次性将6英寸扩到8英寸的技术方向,为行业提供一种新的思路,推进国内行业的8英寸碳化硅衬底国际竞争力。
  • 恒普科技以≤45°晶锭的角度晶体生长厚度≥30mm,单边扩径≥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,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。

示意图:

扩径的技术核心难点是:热场的温度控制、边缘多晶、物质流传输(气相输运)

  • 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,采用特殊改良的【新工艺】热场,使气相储运满足扩径。

晶体扩径实际图:


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