碳化硅产业：已处于爆发前夜有望引领中国半导体进入黄金时代（18页）.pdf

上传人： st****n

编号：51980

2021-09-23

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碳化硅晶体生长难度高，工艺是核心。碳化硅性能有明显优势，却始终未能转换成市场规模，最主要的原因是碳化硅衬底制造困难。与传统的单晶硅使用提拉法制备不同，碳化硅材料因为一般条件下无法液相生长，只能使用气相生长的方法，如物理气相传输法(PVT)。这也就带来了碳化硅晶体制备的两个难点：(1) 生长条件苛刻，需要在高温下进行。一般而言，碳化硅气相生长温度在 2300以上，压力 350MPa，而硅仅需 1600左右。高温对设备和工艺控制带来了极高的要求，生产过程几乎是黑箱操作难以观测。如果温度和压力控制稍有失误，则会导致生长数天的产品失败。(2) 生长速度慢。PVT 法生长碳化硅的速度缓慢，7 天才能生长 2cm 左右。而硅棒拉晶 2-3 天即可拉出约 2m 长的 8 英寸硅棒。同时碳化硅材料本身的特性也让晶体生长难度较高，带来了另外两个难点：(3) 材料晶型多样。碳化硅有超过 200 种相似的晶型，需要精确的材料配比、热场控制和经验积累，才能在高温下制备出无缺陷、皆为 4H 晶型的可用碳化硅衬底(其他晶型不可用)。(4) 材料硬度大，后加工困难。碳化硅是硬度仅次于金刚石的材料，晶棒后续的切片、研磨、抛光等工艺的加工难度也显著增加。

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