中國粉體網(wǎng)訊  隨著PVT法制備SiC單晶技術不斷發(fā)展，SiC單晶整個產(chǎn)業(yè)鏈也在不斷發(fā)展，“四高兩涂”將不斷為SiC單晶生產(chǎn)鏈提供高純原料和耗材的配備。

四高

高純SiC粉：據(jù)統(tǒng)計，用于碳化硅長晶的SiC粉體的純度（質(zhì)量分數(shù)，下同）在99.95%～99.9999%之間。目前高純SiC粉料合成方法中，改進的自蔓延高溫合成法最具有代表性，此方法過程簡單，合成效率高，是目前常見的制備SiC粉體的方法，通常被用做合成高純SiC粉。國際著名的SiC單晶生產(chǎn)商美國Cree、日本Rohm，均掌握高純SiC粉合成工藝；國內(nèi)生產(chǎn)商有天科合達等。

高純碳粉：C粉的純度將直接影響SiC粉的純度。目前，國外有德國西格里和美國美爾森等企業(yè)，已掌握高純碳粉提純工藝，國內(nèi)頂立科技已掌握6N碳粉的提純工藝。

高純石墨：高純石墨制品在第三代半導體單晶生長設備應用廣泛，主要用于SiC單晶生長爐石墨坩堝和石墨加熱器，還普遍用于GaN外延生長石墨基座和抗高溫燒蝕涂層石墨基座等。

高純硬氈：PVT生長單晶過程中，碳纖維硬氈起到保溫作用，硬氈的純度對于成功實現(xiàn)SiC晶體生長至關重要。保溫硬氈材料中的雜質(zhì)，是生長過程中雜質(zhì)污染的來源之一。碳纖維硬氈中關鍵雜質(zhì)元素的含量控制在10-6以下，并且必須嚴格控制總灰分的含量。

兩涂

1.SiC涂層

SiC涂層的應用場景主要是半導體生產(chǎn)中的耗材，其核心指標包括涂層的均勻性、膨脹系數(shù)和導熱性。其中，碳化硅涂層石墨盤是目前單晶硅外延生長用和氮化鎵（GaN）外延生長用最好的基座之一，是外延爐的核心部件。國內(nèi)碳化硅涂層市場需求大，當前，中國國內(nèi)碳化硅涂層石墨盤生產(chǎn)商數(shù)量較少，已實現(xiàn)量產(chǎn)并有應用業(yè)績的主要有志橙半導體、德智新材料等企業(yè)。

2.TaC涂層

TaC涂層石墨比裸石墨或SiC涂層石墨具有更好的耐化學腐蝕性能，可在2600℃高溫下穩(wěn)定使用，與眾多金屬元素不反應，是第三代半導體單晶生長和晶圓刻蝕場景中性能最好的涂層，能顯著提高工藝過程中對溫度和雜質(zhì)的控制，制備高質(zhì)量的碳化硅晶圓和相關外延片。尤其適用于MOCVD設備生長GaN或AlN單晶和PVT設備生長SiC單晶，所生長的單晶質(zhì)量得到明顯提高。目前，東洋碳素（日本）、Momentive（美國）等海外機構采用CVD在石墨表面制備出高質(zhì)量TaC涂層；國內(nèi)恒普科技等企業(yè)已突破TaC涂層技術并達到了國際先進水平。

高純SiC粉末作為生長SiC晶體的直接原材料，其純度直接關系著SiC單晶的質(zhì)量，而高純碳粉的純度決定SiC粉的純度，在眾多雜質(zhì)中，N元素含量處于榜首，如何減少N元素含量還需要后續(xù)進一步的研究；高純硬氈、高純石墨制品是PVT設備的必備組件，其雜質(zhì)和灰分含量的多少會在生長過程中對晶體的質(zhì)量有非常大的影響；SiC涂層、TaC涂層作為保護涂層，CVD法制備涂層工藝難點“沉得好”、“沉得勻”、“沉得厚”等問題，還需后續(xù)進一步的探索。

中國粉體網(wǎng)將于2024年4月25日在江蘇蘇州舉辦“第三屆半導體行業(yè)用陶瓷材料技術研討會暨第三代半導體SiC晶體生長技術交流會”，屆時，湖南頂立科技股份有限公司董事長戴煜將帶來《第三代半導體用“四高兩涂”材料及裝備的技術現(xiàn)狀與展望》的報告，戴總將講述關于第三代半導體生產(chǎn)用“四高兩涂”碳基材料及裝備的技術現(xiàn)狀，及頂立科技研究團隊近年來在此領域的研究進展。

專家介紹

戴煜，湖南頂立科技股份有限公司董事長，工學博士，正高級工程師，南昌大學教授/博士生導師，國家“萬人計劃”領軍人才，國務院特殊津貼專家，俄羅斯工程院/自然科學院外籍院士。長期致力于先進碳基/陶瓷基復合材料、第三代半導體專用高純碳基材料、金屬基3D打印材料及其特種熱工裝備研制開發(fā)。榮獲省部級科技獎勵19項，主持或承擔國家、省部級重大科研項目20余項，獲授權發(fā)明專利85項，制定行業(yè)標準6項，出版專著2部。

來源：

龍振等：第三代半導體生產(chǎn)應用“四高兩涂”碳基材料的技術現(xiàn)狀

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（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

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