襯底的案例
圍攻SiC襯底龍頭
據報道，環球晶董事長徐秀蘭上月底在出席國際光電大展時透露，明年將同步擴產GaN(氮化鎵) 與SiC(碳化硅) ，產能均將翻倍成長。報道指出，環球晶目前6 吋SiC 襯底月產能約2000 片，部分客戶已開始出貨，據悉，由于客戶需求強勁，明年6 吋SiC 襯底產能將不只翻倍增，而是呈現倍數成長，可望擴增至5000 片，也有機會進一步提升至8000 片。
去年九月，韓國SK 集團也宣布，計劃在碳化硅襯底業務上投資 7000 億韓元（約合 38億元人民幣），以期 2025 年成為世界尖端材料市場的龍頭。根據報道，SK 集團計劃將 SiC 晶圓的生產能力從2021年的年產3萬片增加到 2025 年的每月 5萬片，大幅提高他們的市占率。該他們預測，2021 年 ，公司SiC 晶圓業務的銷售額將達到 300 億韓元，并計劃到 2025 年將銷售額提高到 5000 億韓元
SOI晶圓供應商Soitec在去年11月30日也宣布，收購碳化硅晶圓拋光和回收公司NOVASiC，以推動電動汽車和工業應用電源系統半導體的開發。Soitec表示，他們將通過獨特的碳化硅技術SmartCut，用多晶碳化硅襯底，來提高單晶供體碳化硅襯底的重復使用率、良率、性能。
當然，正在大力發展半導體產業的中國，也自然不會錯過這個機會。如最近上市的天岳就是國內SiC襯底的供應商。另外還有天科合達和三安光電等本土企業正在深耕這個領域。
不過，正如天岳在招股說明書中所說：“根據公開信息，行業龍頭科銳公司能夠批量供應 4 英寸至 6 英寸導電型和半絕緣型碳化硅襯底，且已成功研發并開始建設 8 英寸產品生產線。
展開 國內SiC襯底供應，又有新進展
下游器件需求的釋放將帶動襯底產業蓬勃發展。
國際SiC大廠已經紛紛抱團取暖，國內企業也將奮力趕上。好在總體上由于SiC市場目前還處于初期階段，滲透率較低，未來幾年的競爭格局還有較大不確定性。國內的SiC襯底企業如天科合達、山東天岳、河北同光等仍有很大的發展空間。
天科合達是國內成立時間最早、規模最大的碳化硅晶片制造商之一。已經掌握6英寸碳化硅晶片的制造技術，并成功實現批量供應。天科合達自行研發了碳化硅單晶生長的關鍵技術、晶片加工的關鍵工藝技術。
山東天岳專注于碳化硅襯底制造，主要產品包括半絕緣型和導電型碳化硅襯底。目前，公司已實現6英寸半絕緣型與導電型的量產，8英寸導電型襯底也進入研發階段。目前，山東天岳與龍頭企業相比，同等尺寸產品在技術參數上已不存在明顯差距，差距主要體現在各尺寸的量產時間、供應等方面。而從毛利來看，山東天岳的主營業務毛利率從 2018 年的 8.5%大幅提升至2020年的34.9%，Wolfspeed的毛利率也才39.22%，逐漸接近國際主要競爭者。
河北同光晶體成立于2012年，是中科院半導體所的合作單位，同光晶體主要產品包括4英寸和6英寸導電型、半絕緣碳化硅襯底。今年9月5日，河北同光年產10萬片直徑4-6英寸碳化硅單晶襯底項目，在保定市淶源縣經濟開發區投產。
據不完全統計我國從事碳化硅襯底研制的企業已經有30多家，這個數量不算少，國際射頻器件廠商、SiC器件廠商都在紛紛往上游布局，未來國內估計也會走向產業鏈整合的局面。
展開 氮化鎵外延用硅襯底問題研究
摘 要
：隨著硅基氮化鎵外延技術的不斷突破，其專用的硅襯底材料的國產化問題日益凸顯。分析了國產片外延后邊緣滑移線密集和裂片問題，提出了硅片邊緣控制和機械強度控制參數和技術指標，為滿足功率器件級氮化鎵外延需求的高質量硅襯底研制指明了一定的方向。
氮化鎵具有高飽和電子速率和擊穿電壓及耐高溫等特性，可用于制作極其惡劣環境下運行的高溫、高頻和大功率電子器件(FET，HEMT)，應用于無線通訊(wireless station)、衛星通信等領域[1-2]。特別是近十年來，以GaN為代表的寬禁帶半導體材料與器件的發展十分迅猛，并對信息科學技術的發展和應用起到了巨大的推動作用。因此，GaN外延材料與器件的制備成了目前炙手可熱的研究課題，國內各研究機構和大學都把主要精力集中在外延技術研究，提升器件性能。作為最有前途的硅基氮化鎵外延技術已經取得突破并應用于生產，而作為專用材料的硅襯底尤其是15.24 cm硅襯底材料，目前多依賴于進口。國內各大硅片廠商多專注于分立器件硅片和硅外延襯底片的研究，對氮化鎵外延技術的特殊性認識不足，使得出現外延后表面滑移線嚴重、外延過程裂片和表面不成晶等多種問題。開展氮化鎵外延專用硅襯底研究，形成統一的技術規范和加工要求，對于促進硅基氮化鎵襯底國產化和產業化具有十分重要的意義。
中國電科46所致力于硅基氮化鎵外延用特種硅襯底研制，與三安光電、晶能光電、蘇州能訊和彩虹藍光等國內知名氮化鎵器件研發企業有深入合作，在LED專用襯底、RF HEMT硅襯底國產化及批產化方面進行了探索與研制，形成了一定的規范標準。
展開 三菱：4英寸GaN單晶襯底即將批量生產！
2021年3月，
三菱化學
曾透露，他們已開發出
4英寸GaN單晶襯底
，并且正在開發6英寸的產品，而且晶體缺陷僅為普通GaN襯底的大約1/100-1/1000，
“幾乎沒有缺陷”
。
三菱4英寸GaN襯底
三菱還表示，2021年上半年他們將在日本建設大規模生產線，以將4英寸GaN襯底進行商業化實驗。最近，這條生產線傳來新消息。
5月18日，
日本制鐵所
宣布，他們將在日本室蘭工廠安裝一條批量生產GaN單晶襯底的示范生產線，并與三菱化學共同進行示范實驗。而且他們將會從
明年4月
開始供應4英寸GaN單晶襯底。
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更大尺寸，壓力降低一半
三菱用的是什么大招？
據介紹，三菱化學的4英寸GaN襯底采用的是獨特的液相生長方法——低壓酸性氨熱法（LPAAT），這項技術是聯合日本東北大學開發的，好處是可制造大直徑、高質量和低成本的GaN襯底。
據“三代半風向”了解，從2015年開始，三菱化學就開發了特有的生產設備，采用液相法來提高氮化鎵襯底的生產效率，2017年制作了高質量的2英寸GaN襯底，將平均缺陷密度減少到以往產品的數百分之一。
相關參數
這項技術持續在改良。2020年6月，東北大學、日本制鋼所、三菱化學宣布開發出一種新SCAAT方法，實現了直徑2英寸以上尺寸的高質量GaN單晶襯底的批量生產。最近，他們已經能夠生產4英寸的GaN襯底。
據介紹，通常GaN單晶襯底的生長方法包括HVPE和酸性氨熱法（SCAAT）和鈉通量法。
展開 
發展碳化硅，襯底是關鍵
科銳（Cree）是全球SiC襯底龍頭廠，市占率超過6成，目前國內有廣運集團旗下盛新材料科技和穩晟材料投入SiC襯底領域。
楊瑞臨說，SiC襯底不僅占功率元件成本比重高，且與產品質量密切相關，SiC襯底將是SiC發展的一大關鍵，包括意法半導體（ST）等廠商皆積極朝上游SiC襯底發展，以強化競爭力，值得廠商參考。
來源：「中央社」
上海將建GaN單晶項目；4寸襯底將批量生產？
6月17日，住友化學宣布將投入約
5.86億
人民幣，從2022年開始量產
4英寸
GaN單晶襯底（
.點這里.
）。
此外，2022-2023年住友化學還將進一步擴展生產設備，以期在
未來5年
將GaN襯底營收提升
3倍
（目前營收約為
5.86億
人民幣）。
而且，住友化學已經成功制作了
6英寸
的GaN襯底，并也在加快量產技術的建立。
宣布量產
4英寸
產品的企業還包括
三菱化學
。5月18日，三菱化學和日本制鐵所開始
安裝
一條示范
生產線
，將在2022年4月開始供應
4英寸GaN單晶襯底
。
據三菱化學透露，他們已開發出4英寸GaN單晶襯底，晶體缺陷僅為普通GaN襯底的大約
1/100-1/1000
，“幾乎沒有缺陷”，并且三菱化學也正在開發
6英寸
的產品。
展開 市場 | 半絕緣SiC襯底全球第三，山東天岳科創板IPO獲受理！
四、半絕緣型SiC襯底市占率全球第三，批量供應給領先通信企業；導電型SiC襯底已中標國家電網的采購計劃
半絕緣型SiC襯底領域，山東天岳產品電阻率已實現108Ω·cm以上，電學性能達到較高水平，已批量且穩定地供應給通信行業領先企業，用于其新一代信息通信射頻器件的制造。據Yole統計，2019/2020年山東天岳已躋身半絕緣型SiC襯底市場世界前三。
導電型SiC襯底領域，山東天岳的6英寸導電型產品已送樣至多家國內外知名客戶，并中標國家電網的采購計劃。產品的規模化銷售，代表著其科技成果已與產業實現深度融合。
五、前五大客戶營收占比超89%
客戶方面，公司前五大客戶的收入占營業收入的比例分別為80.15%、82.94%和89.45%，客戶集中度較高。
展開 碳化硅單晶襯底加工技術現狀及發展趨勢
碳化硅單晶襯底要求被加工表面有極低的表面粗
糙度，Si面在 0. 3 nm 之內，C 面在 0. 5 nm 之內。
根據 GB /T 30656－2014，4 寸碳化硅單晶襯底加工標準如表2 所示。
4. 1 拋光技術研究現狀
碳化硅晶片的拋光工藝可分為粗拋和精拋，粗拋為機械拋光，目的在于提高拋光的加工效率。碳化硅單晶襯底機械拋光的關鍵研究方向在于優化工藝參數，改善晶片表面粗糙度，提高材料去除率。
目前，關于碳化硅晶片雙面拋光的報道較少，相關工藝參數有待進一步優化。精拋為單面拋光，化學機械拋光是應用最為廣泛的拋光技術，通過化學腐蝕和機械磨損協同作用，實現材料表面去除及平坦化。晶片在拋光液的作用下發生氧化反應，生成的軟化層在磨粒機械作用下相對容易被除去。作為單晶襯底加工的最后一道工藝，化學機械拋光是實現碳化硅襯底全局平坦化的常用方法，也是保證被加工表面實現超光滑、無缺陷損傷的關鍵工藝。目前報道的典型精拋工藝技術對比如表 3 所示。
碳化硅單晶的精拋工藝主要研究方向是開發結合化學和機械兩方面增效的復合工藝，化學增效方法主要有電化學、磁流變、等離子體、光催化等，機械增效方法主要有超聲輔助、混合磨粒和固結磨粒拋光等方法，相關加工原理如圖 4 所示。
4. 2 影響 CMP 的關鍵因素與發展趨勢
CMP 的機械和化學作用達平衡時，拋光效果可達最優。CMP 的拋光效果主要受工藝參數、拋光液、拋光墊三方面參數的影響。拋光液和拋光墊是 CMP 的主要耗材，控制優化其性能以保證可重復的拋光效率對于工藝穩定性至關重要。
展開 《Sci Rep》大氣條件下InP和金剛石襯底直接鍵合！實現高效散熱
金剛石具有固體材料中最高的熱導率 (2200 W/m/K)，以金剛石作為散熱襯底與器件直接鍵合是減小熱阻的理想選擇。而目前關于 InP 和金剛石襯底直接鍵合的研究很少。
來自日本國家先進工業科學技術研究所的Takashi Matsumae團隊通過將氧等離子體活化的 InP 基板和用NH3/H2O2清潔的金剛石襯底在大氣條件下接觸，隨后將InP/金剛石復合樣品在 250°C 下退火，使兩種材料通過厚度為 3 nm 的非晶中間層形成了剪切強度為 9.3 MPa 的原子鍵。相關論文以題為“Low?temperature direct bonding of InP and diamond substrates under atmospheric conditions”發表在Scientific Reports。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41598-021-90634-4
該研究團隊通過大量金剛石與其他半導體材料襯底（如硅、氧化鎵等）直接鍵合研究發現，在用如H2SO4/H2O2和NH3/H2O2混合物氧化溶液處理過的金剛石表面可形成 OH 基團。此外，OH封端的金剛石表面可通過大約 200 °C 下熱脫水與OH封端的半導體襯底形成直接鍵合。雖然對 InP 和金剛石鍵合的研究很少，但光電子科學家已經實現了氧等離子體激活的 InP 激光器和 Si 波導的直接鍵合 。為此，該研究團隊提出了 InP 和金剛石基板的直接鍵合工藝方案，并研究了 InP/金剛石鍵合界面的納米結構，如圖 1 所示。
圖1
圖2為結合在 InP 襯底表面的金剛石基板，可以通過透明的金剛石基板觀察到兩者的鍵合界面。
展開 耶魯大學Nature Nanotechnology:以Cu(111)表面為襯底的大面積單晶薄片狀硼烯
【小結】
以Cu和Ag為襯底的數據均表明，原子級別厚度的二維硼烯薄片的形成是一個自限制過程，基于原子級的二維薄膜有利于異質結的合成，超過1個原子層厚度時，即使硼的流量持續增加，其在Cu和Ag上的生長速率仍會有顯著下降。其次，該工作闡釋了選擇不同的襯底材料時其余的幾種差異，如生長動力學、引入的原子流量或襯底溫度對結構的影響、膜層附著力和起伏(rippling)性質。設計異質結需要合成大尺寸疇，因而，從器件制備的角度看這是至關重要的。本工作表明硼烯-襯底之間的相互作用及襯底材料選擇的重要性。實空間和k空間分布的同時呈現有助于新型二維相的可控合成和表征，還可以用于觀測異質結的生長。
文獻鏈接：Large-area single-crystal sheets of borophene on Cu(111) surfaces（Nat. Nanotech. 2018, DOI: 10.1038/s41565-018-0317-6）
展開 砷化鎵襯底廠商通美晶體已進行上市輔導
公司主要從事包括砷化鎵、磷化銦等在內的Ⅲ-Ⅴ族化合物及單晶鍺半導體襯底材料的制造，產品主要應用于無線光纖通訊、紅外光學、射線及光探測器、航天太陽能等領域。
自成立以來，通美晶體從總部AXT引進居世界領先地位的垂直梯度冷卻晶體生長技術（VGF）、無刀痕線切割工藝、超平整機械化學拋光工藝、超潔凈表面清洗技術、無玷污包裝技術及超薄高強度鍺芯片（太空日光能電源專用）的加工等多項生產工藝及技術。
6吋氮化鎵單晶面世！關鍵技術揭秘
整個
生長工藝如下：
豐田合成先使用鈉助溶劑法在藍寶石襯底上生長了多籽晶襯底（MPS）。據介紹，他們
已制造出直徑
8
英寸的
MPS襯底
，
正在開發
10
英寸級大直徑
MPS襯底
。
而這種方法只用于生長優質GaN籽晶，他們采用了MVPE等方法，在籽晶上再生長厚厚的GaN，以生產高質量的GaN襯底。
豐田合成株式會社表示，他們將繼續評估6英寸襯底的量產質量，并致力于進一步提高產品質量和擴大直徑（6英寸或更大）。
據介紹，2021年10月，他們已經成立了一家風險投資公司“teamGaN”，使用這項GaN襯底制造技術，為功率器件開發提供 GaN 襯底。
據了解，2025年豐田合成氮化鎵業務的營收目標是要達到1000億日圓（約53.3億人民幣），其中氮化鎵襯底和功率器件是主要營收來源。而且豐田與日本名古屋大學合作開發了“全氮化鎵汽車”，屆時從LED照明、激光雷達和功率器件都將采用氮化鎵技術。
住友、三菱量產4吋襯底
6吋單晶已在路上
據
《2021第三代半導體調研白皮書》
，豐田合成株式會社并不是日本第一家宣布成功制造出6英寸GaN襯底的企業。
● 早在2021年6月，
住友化學
表示將投入100億日元（約5.86億人民幣），從2022年開始
量產
4英寸GaN單晶襯底。
而且他們還表示已經成功制作了6英寸的GaN襯底，并
加快
了量產技術的
建立
。
展開 了解何為碳化硅行業
作為導電型襯底材料，經過外延生長、器件制造、封裝測 試，制成碳化硅二極管、碳化硅 MOSFET 等功率器件，適用于高溫、高壓等工作環境，應用于新能源汽車、 光伏發電、軌道交通、智能電網、航空航天等領域；作為半絕緣型襯底材料，經過外延生長、器件制造、封裝
測試，制成 HEMT 等微波射頻器件，適用于高頻、高溫等工作環境，主要應用于5G 通訊、衛星、雷達等領域。
當前碳化硅襯底以 4、6 英寸為主，科銳公司已成功研發 8 英寸產品。在半絕緣型碳化硅市場，目前主流的襯底產品規格為 4 英寸；在導電型碳化硅市場，目前主流的襯底產品規格為 6 英寸。碳化硅襯底的尺寸（按
直徑計算）主要有 2 英寸（50mm）、3 英寸（75mm）、4 英寸（100mm）、6 英寸（150mm）、8 英寸（200mm） 等規格。碳化硅襯底正在不斷向大尺寸的方向發展，目前行業內公司主要量產襯底尺寸集中在 4 英寸及 6 英寸。在最新技術研發儲備上，以行業領先者 WolfSpeed 公司的研發進程為例，WolfSpeed 公司已成功研發 8 英寸產 品。為提高生產效率并降低成本，大尺寸是碳化硅襯底制備技術的重要發展方向，襯底尺寸越大，單位襯底可 制造的芯片數量越多，單位芯片成本越低；襯底的尺寸越大，邊緣的浪費就越小，有利于進一步降低芯片的成
本。由于現有的 6 英寸的硅晶圓產線可以升級改造用于生產 SiC 器件，所以 6 英寸 SiC 襯底的高市占率將維持 較長時間。
2. 外延
外延層是在晶片的基礎上，經過外延工藝生長出特定單晶薄膜，襯底晶片和外延薄膜合稱外延片。
展開 山東天岳科創板IPO申請獲受理 華為持股8.37%
5月31日，上海證券交易所網站顯示，碳化硅襯底材料企業山東天岳科創板IPO申請獲得受理，山東天岳成立于2010年，主營業務是寬禁帶半導體（第三代半導體）碳化硅襯底材料的研發、生產和銷售，產品可應用于微波電子、電力電子等領域。
招股書顯示，目前公司主要產品包括半絕緣型和導電型碳化硅襯底。經過十余年的技術發展，已掌握涵蓋了設備設計、熱場設計、粉料合成、晶體生長、襯底加工等環節的核 心技術，自主研發了不同尺寸半絕緣型及導電型碳化硅襯底制備技術。本次向社會公眾公開發行新股的募集資金扣除發行費用后將主要用于碳化硅半導體材料項目。
值得關注的是，華為旗下的哈勃科技是山東天岳的第三大股東，持股比例8.37%，據企查查資料，山東天岳還曾獲得中微半導體、深創投、先進制造產業投資基金二期等企業、機構的投資。
市場地位：半絕緣型碳化硅襯底市場世界前三
碳化硅襯底主要用于微波電子、電力電子等領域，處于寬禁帶半導體產業鏈 的前端，是前沿、基礎的核心關鍵材料。因其重大的戰略意義，2008 年《瓦森納協定》就對半絕緣型碳化硅襯底材料進行明確的限制，部分西方發達國家作為協定成員國對我國實施嚴格禁運，制約了我國國防和新一代信息通信的發展，對國家發展、產業鏈安全造成嚴重威脅。
在此背景下，山東天岳作為我國碳化硅襯底領域的領軍企業，在國家亟需的時候，擔當起國家核心戰略物資的保障供應重任，批量供應了半絕緣型碳化硅襯底材料，成功實現該產品的自主可控。根據國際知名行業咨詢機構Yole的統計，2019 年及2020年公司已躋身半絕緣型碳化硅襯底市場的世界前三。
展開 揭秘折疊屏手機背后的“黑科技”
柔性襯底材料
制作一個耐撞擊、不易破碎、輕薄、便于攜帶的柔性顯示器，能讓人們隨時可以卷起來，放到口袋里帶走會是一件多么美妙的事情。然而要是實現這樣的目標需要考慮許多的問題，僅僅從柔性顯示器件制作方面來看，就要考慮如襯底材質的選擇，水氧阻絕層的水氧阻絕能力、導電陽極的平整度、與導電度、陽極的圖案化制程、元件制作后的效率與顏色，還有元件完成后的封裝效果好壞，最后則是元件壽命的長短及可以承受的機械應力如卷曲度及次數等。其中最為基礎的就是襯底段陽極的改善。
柔性有機電致發光器件與傳統的導電玻璃有機電致發光器件的最主要的差別就是實用的襯底不同，因此，如何在低溫的條件下，根據不同的襯底，制作出導電性及平整度皆不錯的導電陽極，是一個重要的課題。
柔性顯示屏的常用襯底是塑料襯底，包括PET、PEN等，也有使用金屬箔襯底的，以他還有超薄玻璃及紙襯底。
選擇襯底材料的一般原則：
1、襯底材料的透明性要好(可見光透過率超過90%);
2、襯底材料和薄膜材料間要有一定的附著性;
3、襯底材料要有一定的耐溫性。
塑料襯底
塑料作為柔性襯底被認為具有廣闊的前景，因為塑料襯底具備透明性、柔性、質量輕、耐用、價格便宜等優點。融入現代精密技術的塑料襯底有助于有機發光聚合物和有源矩陣薄膜晶體管陣列的生長和印刷，為大規模整合柔性電子裝置提供了成本效益、卷-卷高容量加工的可能性。
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