碳化硅外延片
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-16
碳化硅外延片的實例教程
在碳化硅領域的布局上，此前華為旗下的哈勃科技投資也已入股了山東天岳、瀚天天成等碳化硅技術廠商。
東莞天域
根據官網介紹，天域（TYSiC）成立于2009年，是中國第一家從事碳化硅（SiC）外延片市場營銷、研發和制造的私營企業。2010年，天域與中國科學院半導體研究所合作，共同創建了碳化硅研究所。
天域是中國第一家獲得汽車質量認證（IATF16949）的碳化硅半導體材料供應鏈企業。目前，天域在中國擁有最多的碳化硅外延爐-CVD，月產能5000件。
憑著最先進的外延能力和最先進的測試和表征設備，天域為全球客戶提供n-型和p-型摻雜外延材料、制作肖特基二極管、JFETs、BJTs、MOSFETs，GTOs和IGBTs等。
天域的宗旨是，促進第三代（寬禁帶）半導體產業的發展，成為全球碳化硅外延片的主要生產商之一，以先進的碳化硅外延生長技術為客戶提供優良產品和服務。
總的來說，這是一家在產業鏈上取得一定成就，技術實力不俗，并且有快速上馬IPO之路潛質的一家SiC外延生產企業。選擇此類企業，也是哈勃一貫的投資風格！
展開 2014年5月29日，瀚天天成首批產業化的6英寸碳化硅外延晶片在廈門火炬高新區投產，并交付第一筆商業訂單產品，成為國內首家提供的商業化6英寸碳化硅外延晶片。
目前，瀚天天成投資13.4億元的二期項目也在快速建設中，二期項目還將完成高品質6英寸碳化硅外延片的研發，實現外延表面致命缺陷密度＜0.5cm-2、外延片內摻雜濃度均勻性＜5%、表面大于0.3μm的顆粒≤50個，同時還將建設2個生產服務設施用房及3個通用廠房以及一些土建項目。
剩下國內的代表性企業例如東莞天域公司，則在2012年就實現了年產超2萬片3英寸、4英寸碳化硅外延晶片的產業化能力，目前也可提供6英寸碳化硅外延晶片。
國民技術在2017年8月15日發布公告，投資監理成都國民天成化合物半導體有限公司，建設和運營6英寸第二代和第三代半導體集成電路外延片項目，項目首期投資4.5億元。
寫在最后：
目前，在低中壓領域碳化硅外延已經相對比較成熟，未來方向主要就是低成本化。同時，結合一些器件結構需要，開發一些特殊的外延工藝。再一個就是加快國產化設備的研發，國產化設備的國產化其于成本的控制是非常有利的。在高壓領域我們也希望開展一些產業化方面的共性的技術，從應用牽頭，政策給予支持，協同攻關使高壓領域盡快的走向市場化。還有一部分是最近幾年在體系標準方面的建設，其實在產業聯盟的推進下，碳化硅外延的標準目前來說基本比較健全，下一步需要在行標、國標以及國際標準上進一步做一些工作，促使產業健康有序發展。
展開 也有國內企業在外延這一環節走的比較快，能與國外企業在國際上多個市場競爭，這其中，最突出的是廈門瀚天天成。該公司已經形成3英寸、4英寸以及6英寸的完整碳化硅半導體外延晶片生產線，并滿足600V、1200V、1700V器件制作的需求。2014年5月29日，瀚天天成首批產業化的6英寸碳化硅外延晶片在廈門火炬高新區投產，并交付第一筆商業訂單產品，成為國內首家提供的商業化6英寸碳化硅外延晶片。
目前，瀚天天成投資13.4億元的二期項目也在快速建設中，二期項目還將完成高品質6英寸碳化硅外延片的研發，實現外延表面致命缺陷密度＜0.5cm-2、外延片內摻雜濃度均勻性＜5%、表面大于0.3μm的顆粒≤50個，同時還將建設2個生產服務設施用房及3個通用廠房以及一些土建項目。
剩下國內的代表性企業例如東莞天域公司，則在2012年就實現了年產超2萬片3英寸、4英寸碳化硅外延晶片的產業化能力，目前也可提供6英寸碳化硅外延晶片。
國民技術在2017年8月15日發布公告，投資監理成都國民天成化合物半導體有限公司，建設和運營6英寸第二代和第三代半導體集成電路外延片項目，項目首期投資4.5億元。
寫在最后：
目前，在低中壓領域碳化硅外延已經相對比較成熟，未來方向主要就是低成本化。同時，結合一些器件結構需要，開發一些特殊的外延工藝。再一個就是加快國產化設備的研發，國產化設備的國產化其于成本的控制是非常有利的。在高壓領域我們也希望開展一些產業化方面的共性的技術，從應用牽頭，政策給予支持，協同攻關使高壓領域盡快的走向市場化。
展開 昨天，“三代半風向”獲得一份招標書，其中顯示，河北將建一個
6英寸
碳化硅外延片
生產基地，投資額約
1.8
億元，年產能
6萬片
。
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碳化硅外延擴建
年產能6萬片
8月12日，河北
普興電子
科技股份有限公司公布了“搬遷項目監理公開招標公告”，招標金額
210萬元
。
公告提到，該項目將建設“6英寸碳化硅外延以及8英寸硅外延生產基地”，總建筑面積約為63915.23㎡，投資總額1.8億元，項目已由河北石家莊鹿泉經開區批準建設。
另一份招標信息顯示，普興電子計劃對現有碳化硅外延生產線進行升級改造，建設一條6英寸碳化硅外延片批量生產線，實現年產6英寸碳化硅外延片6萬片的生產能力，將采購主要生產設備碳化硅外延爐15臺及配套測試儀器等。
據介紹，普興電子是中國電子科技集團第13研究所的控股公司，從1963年開始進行半導體硅基外延材料的技術研究，年產各種硅基外延片600多萬片，是國內最大的硅基外延材料供應商。
在碳化硅方面，據介紹，2018年普興電子就搭建了碳化硅外延生產和測試平臺，2019年率先在河北省實現6英寸碳化硅外延片產業化，2020年開發了快速碳化硅外延生長工藝，單臺設備產能提高20%以上。
備案信息顯示，2020年普興電子就在著手加快碳化硅外延產業化。
此前，普興電子還打算介入碳化硅單晶生長領域，計劃發展成為從碳化硅單晶生長、碳化硅外延片直至芯片加工的全產業鏈生產企業，例如2017年5月23日，普興電子的“碳化硅單晶產業化項目”備案獲得批復。
展開 01
碳化硅外延
外延
工藝是整個產業中的一種非常關鍵的工藝，由于現在所有的器件基本上都是在外延上實現，所以外延的質量對器件的性能是影響是非常大的，但是外延的質量它又受到晶體和襯底。加工的影響，處在一個產業的中間環節，對產業的發展起到非常關鍵的作用。
碳化硅功率器件與傳統硅功率器件制作工藝不同，不能直接制作在碳化硅單晶材料上，必須在導通型單晶襯底上額外生長高質量的外延材料，并在外延層上制造各類器件。
碳化硅一般采用PVT方法，溫度高達2000多度，且加工周期比較長，產出比較低，因而碳化硅襯底的成本是非常高的。
碳化硅外延過程和硅基本上差不多，在溫度設計以及設備的結構設計不太一樣。
在器件制備方面，由于材料的特殊性，器件過程的加工和硅不同的是，采用了高溫的工藝，包括高溫離子注入、高溫氧化以及高溫退火工藝。
02
SiC外延片是SiC產業鏈條核心的中間環節
目前碳化硅和氮化鎵這兩種芯片，如果想最大程度利用其材料本身的特性，較為理想的方案便是在碳化硅單晶襯底上生長外延層。
碳化硅外延片，是指在碳化硅襯底上生長了一層有一定要求的、與襯底晶相同的單晶薄膜（外延層）的碳化硅片。
展開 
碳化硅外延片的最新內容
有不少下游廠商反饋，車企正在加速導入國產碳化硅襯底、外延片，上下游廠商持續合作以共同改善良率，希望構建本土供應鏈。
近年來，國內瀚天天成、東莞天域、基本半導體已能提供 4 寸及 6 寸 SiC 外延片。
碳化硅外延制備技術方面，當前主要的外延技術是化學氣相沉積法（CVD），該法通過臺階流的生長來實 現一定厚度和摻雜的碳化硅外延材料，根據不同的摻雜類型，分為 n 型和 p 型外延片。碳化硅外延的生長參數 要求較高，受到設備密閉性、反應室氣壓、氣體通入時間、氣體配比情況、沉積溫度控制等多重因素影響。
伴隨著不斷的技術升級，碳化硅襯底和外延片未來的價格預計會下降。
氮化鎵的生產過程，描述起來和碳化硅差不多，主要包括【材料/單晶】——【外延】——【芯片生產】這三大環節。但是有所不同的是，由于技術水平限制以及成本問題，GaN材料的襯底目前還無法規模化投產，因此，GaN器件大多采用SiC、Si、藍寶石等材料為襯底。
盡管未來幾年6吋SiC襯底依舊是主流，但不少外延和器件企業已經在布局8吋項目，比如：
● 東莞天域正在布局全球首條8吋碳化硅外延片生產線項目，計劃2022年動工，預計2025年投產（來源：東莞松山湖管委會文件）。
● 芯粵能二期項目計劃建設年產24萬片8吋碳化硅芯片生產線。
據悉，
青島瀚海半導體有限公司
碳化硅項目總投資
7億元
，占地120畝，
計劃投資
建設
400臺
碳化硅長晶爐及切磨拋生產線，后期建設碳化硅
外延片
項目
。
目前，中國大陸也拼命投資第三代半導體，如華為投資碳化硅外延片廠商瀚天天成；長期生產LED 的三安光電，也因為使用的材料相近，發展受到矚目。但業界人士透露，以三安光電為例，化合物半導體產能約為1,500 片，跟臺灣穩懋、宏捷科數萬片的產能相比，仍有不小差距。
CINNO Research產業資訊，由日本電子零部件企業田村製作所和AGC等出資成立的Novell Crystal Technology，與佐賀大學合作成功開發出第三代氧化鎵100mm外延片。這次研發屬于NEDO（日本國立產業技術綜合開發機構）戰略節能技術創新計劃中, "β-Ga2O3肖特基勢壘二極管商業化開發 "項目的一部分。在本次研發中，外延片制造技術得到了改進，將抑制大電流氧化鎵功率器件發
由導電型碳化硅襯底生長出的碳化硅外延片可進一步制成功率器件，成為電力電子變換裝置核心器件，廣泛應用于新能源汽車、光伏、智能電網、軌道交通等領域。汽車電動化的趨勢利好于SiC的發展。
碳化硅應用場景根據產品類型劃分：
1）射頻器件：是在無線通信領域負責信號轉換的部件，如功率放大器、射頻開關、濾波器和低噪聲放大器等。
碳化硅外延片，是指在碳化硅襯底上生長了一層有一定要求的、與襯底晶相同的單晶薄膜（外延層）的碳化硅片。實際應用中，寬禁帶半導體器件幾乎都做在外延層上，碳化硅晶片本身只作為襯底，包括GaN外延層的襯底。
我國SiC外延材料研發工作開發于“九五計劃”，材料生長技術及器件研究均取得較大進展。
目前，6英寸碳化硅外延片可以實現本土供應。當然，從整體情況來說，供需失衡的情況還會是未來一段時間內的主流。
800V“元年”
實際上，碳化硅+800V正在聯袂而來。我們也可以說，如果2021年是碳化硅“元年”，那么，2022年將成為800V的“元年”。
