8吋碳化硅晶體。
碳化硅電阻長晶爐。圖片由科友半導體提供
□本報記者 薛婧
日前，在科友第三代半導體產學研聚集區緊張投產過程中，哈爾濱科友半導體產業裝備與技術研究院有限公司（簡稱科友半導體）試驗線再傳捷報，科友半導體通過自主設計制造的電阻長晶爐產出直徑超過8吋的碳化硅單晶，晶體表面光滑無缺陷，最大直徑超過204毫米。這是科友半導體于今年10月在6吋碳化硅晶體厚度上實現40毫米突破后，在碳化硅晶體生長尺寸和襯底尺寸上取得的又一次極具歷史意義的重大突破。
據悉，科友半導體從實現6吋碳化硅晶體穩定生長開始，就著手布局8吋碳化硅晶體研發，并得到了省、市和哈爾濱新區政府、科技等部門的關注和支持。在歷經數年的研發實驗、成功制備出8吋碳化硅電阻長晶爐后，著力解決了大尺寸長晶過程中的溫場分布不均勻以及氣相原料碳硅比和輸運效率等問題，同時專項攻關解決應力大導致的晶體開裂問題。經過多年無數次的探索、模擬、實驗、重復、改進后，借助科友半導體自主研發的熱場穩定性高、工藝重復性好的電阻長晶爐，研發團隊終于掌握了8吋碳化硅晶體生長室內溫場分布和高溫氣相輸運效率等關鍵技術，獲得了品質優良的8吋碳化硅單晶，為實現下一步的8吋碳化硅晶體產業化量產打下堅實的基礎。
在碳化硅產業鏈成本中，襯底的占比約為47%，是最“貴”的環節，同時，也是整個產業鏈中技術壁壘最高的環節。目前，碳化硅在新能源汽車、光伏發電、軌道交通、智能電網、航空航天、5G通訊等領域都有廣泛應用。在當前和今后的產業發展和產業替代中，碳化硅襯底的核心作用無可替代，其中，最關鍵的制約因素在于降低制造成本和產業規模化供給。為了降低單個器件的成本，擴大碳化硅襯底尺寸，在單個襯底上增加器件的數量是降低成本的主要途徑。8吋碳化硅襯底將比6吋在成本降低上具有明顯優勢。
在采訪中記者了解到，國際上8吋碳化硅單晶襯底研制成功已有報道，但迄今尚未有產品投放市場。8吋碳化硅長晶工藝的突破，意味著科友半導體在單晶制備技術水平上達到了一個新的高度，是科友半導體在寬禁帶半導體領域取得的又一個重要里程碑，也將有助于增強我國在大尺寸碳化硅單晶襯底的國際競爭力，助力我國寬禁帶半導體產業的快速發展。隨著科友半導體電阻爐的規模化應用和碳化硅襯底的產業化推進，生產出質量更高、成本更低的8吋碳化硅單晶襯底指日可待。
