中國(guó)粉體網(wǎng)訊 隨著PVT法制備SiC單晶技術(shù)不斷發(fā)展，SiC單晶整個(gè)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?cè)虾秃牟牡呐鋫洹?/p>
四高
高純SiC粉：據(jù)統(tǒng)計(jì)，用于碳化硅長(zhǎng)晶的SiC粉體的純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）在99.95%～99.9999%之間。目前高純SiC粉料合成方法中，改進(jìn)的自蔓延高溫合成法最具有代表性，此方法過(guò)程簡(jiǎn)單，合成效率高，是目前常見(jiàn)的制備SiC粉體的方法，通常被用做合成高純SiC粉。國(guó)際著名的SiC單晶生產(chǎn)商美國(guó)Cree、日本Rohm，均掌握高純SiC粉合成工藝；國(guó)內(nèi)生產(chǎn)商有天科合達(dá)等。
高純碳粉：C粉的純度將直接影響SiC粉的純度。目前，國(guó)外有德國(guó)西格里和美國(guó)美爾森等企業(yè)，已掌握高純碳粉提純工藝，國(guó)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(dǎo)體單晶生長(zhǎng)設(shè)備應(yīng)用廣泛，主要用于SiC單晶生長(zhǎng)爐石墨坩堝和石墨加熱器，還普遍用于GaN外延生長(zhǎng)石墨基座和抗高溫?zé)g涂層石墨基座等。
高純硬氈：PVT生長(zhǎng)單晶過(guò)程中，碳纖維硬氈起到保溫作用，硬氈的純度對(duì)于成功實(shí)現(xiàn)SiC晶體生長(zhǎng)至關(guān)重要。保溫硬氈材料中的雜質(zhì)，是生長(zhǎng)過(guò)程中雜質(zhì)污染的來(lái)源之一。碳纖維硬氈中關(guān)鍵雜質(zhì)元素的含量控制在10-6以下，并且必須嚴(yán)格控制總灰分的含量。
兩涂
1.SiC涂層
SiC涂層的應(yīng)用場(chǎng)景主要是半導(dǎo)體生產(chǎn)中的耗材，其核心指標(biāo)包括涂層的均勻性、膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱性。其中，碳化硅涂層石墨盤(pán)是目前單晶硅外延生長(zhǎng)用和氮化鎵（GaN）外延生長(zhǎng)用最好的基座之一，是外延爐的核心部件。國(guó)內(nèi)碳化硅涂層市場(chǎng)需求大，當(dāng)前，中國(guó)國(guó)內(nèi)碳化硅涂層石墨盤(pán)生產(chǎn)商數(shù)量較少，已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并有應(yīng)用業(yè)績(jī)的主要有志橙半導(dǎo)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(xué)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(yīng)，是第三代半導(dǎo)體單晶生長(zhǎng)和晶圓刻蝕場(chǎng)景中性能最好的涂層，能顯著提高工藝過(guò)程中對(duì)溫度和雜質(zhì)的控制，制備高質(zhì)量的碳化硅晶圓和相關(guān)外延片。尤其適用于MOCVD設(shè)備生長(zhǎng)GaN或AlN單晶和PVT設(shè)備生長(zhǎng)SiC單晶，所生長(zhǎng)的單晶質(zhì)量得到明顯提高。目前，東洋碳素（日本）、Momentive（美國(guó)）等海外機(jī)構(gòu)采用CVD在石墨表面制備出高質(zhì)量TaC涂層；國(guó)內(nèi)恒普科技等企業(yè)已突破TaC涂層技術(shù)并達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
高純SiC粉末作為生長(zhǎng)SiC晶體的直接原材料，其純度直接關(guān)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(jìn)一步的研究；高純硬氈、高純石墨制品是PVT設(shè)備的必備組件，其雜質(zhì)和灰分含量的多少會(huì)在生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)晶體的質(zhì)量有非常大的影響；SiC涂層、TaC涂層作為保護(hù)涂層，CVD法制備涂層工藝難點(diǎn)“沉得好”、“沉得勻”、“沉得厚”等問(wèn)題，還需后續(xù)進(jìn)一步的探索。
中國(guó)粉體網(wǎng)將于2024年4月25日在江蘇蘇州舉辦“第三屆半導(dǎo)體行業(yè)用陶瓷材料技術(shù)研討會(huì)暨第三代半導(dǎo)體SiC晶體生長(zhǎng)技術(shù)交流會(huì)”，屆時(shí)，湖南頂立科技股份有限公司董事長(zhǎng)戴煜將帶來(lái)《第三代半導(dǎo)體用“四高兩涂”材料及裝備的技術(shù)現(xiàn)狀與展望》的報(bào)告，戴總將講述關(guān)于第三代半導(dǎo)體生產(chǎn)用“四高兩涂”碳基材料及裝備的技術(shù)現(xiàn)狀，及頂立科技研究團(tuán)隊(duì)近年來(lái)在此領(lǐng)域的研究進(jìn)展。
專(zhuān)家介紹
戴煜，湖南頂立科技股份有限公司董事長(zhǎng)，工學(xué)博士，正高級(jí)工程師，南昌大學(xué)教授/博士生導(dǎo)師，國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”領(lǐng)軍人才，國(guó)務(wù)院特殊津貼專(zhuān)家，俄羅斯工程院/自然科學(xué)院外籍院士。長(zhǎng)期致力于先進(jìn)碳基/陶瓷基復(fù)合材料、第三代半導(dǎo)體專(zhuān)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(kāi)發(fā)。榮獲省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)19項(xiàng)，主持或承擔(dān)國(guó)家、省部級(jí)重大科研項(xiàng)目20余項(xiàng)，獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利85項(xiàng)，制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)，出版專(zhuān)著2部。
來(lái)源：
龍振等：第三代半導(dǎo)體生產(chǎn)應(yīng)用“四高兩涂”碳基材料的技術(shù)現(xiàn)狀
粉體網(wǎng)
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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