【原創(chuàng)】半導體設備將成為千億美元市場！中電科二所在相關領域取得突破性進展

2022-02-10
來源：中國粉體網山川

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[導讀] 近日，中國電子科技集團第二研究所在SiC激光剝離設備研制方面取得了突破性進展。

中國粉體網訊 過去幾十年，“摩爾定律”一直引領著半導體產業(yè)的發(fā)展。但隨著半導體工藝演進到今天，每前進一代，工藝技術的復雜程度呈指數級上升。就半導體材料而言，隨著第一、二代半導體材料工藝已經接近物理極限，其技術研發(fā)費用劇增、制造節(jié)點的更新難度越來越大，從經濟效益來看，“摩爾定律”正在逐漸失效。與第一、二代半導體材料相比，第三代半導體材料擁有高頻、高功率、抗高溫、抗高輻射、光電性能優(yōu)異等特點，更加適合于制造微波射頻器件、光電子器件、電力電子器件，是未來半導體產業(yè)發(fā)展的重要方向。

（圖片來源：pixabay）

SiC是第三代半導體的代表材料，具有高熱導率、高擊穿場強、高飽和電子漂移速率、化學性能穩(wěn)定等優(yōu)點，主要應用于以5G通信、國防軍工、航空航天為代表的射頻領域和以新能源汽車、“新基建”為代表的電力電子領域，在民用、軍用領域均具有明確且可觀的市場前景。同時，我國“十四五”規(guī)劃已將碳化硅半導體納入重點支持領域，隨著國家“新基建”戰(zhàn)略的實施，碳化硅半導體將在5G基站建設、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數據中心等新基建領域發(fā)揮重要作用。因此，以碳化硅為代表的寬禁帶半導體是面向經濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求的戰(zhàn)略性行業(yè)。

設備是關鍵，中電科二所在碳化硅激光剝離設備方面取得突破性進展

在重要的碳化硅單晶襯底方面，制備出性能優(yōu)良的碳化硅單晶襯底極為不易。通過了解SiC晶片（襯底）生產流程可知，首先需要制備出合格的碳化硅單晶，然后經過切割、拋磨等后加工操作。但是，因SiC材料硬度與金剛石相近，現有的加工工藝切割速度慢、晶體與切割線損耗大，成本較高，導致材料價格高昂，限制了SiC半導體器件的廣泛應用。

SiC晶片（襯底）制備方法

激光垂直改質剝離設備被譽為“第三代半導體中的光刻機”，其創(chuàng)新性地利用光學非線性效應，使激光穿透晶體，在晶體內部發(fā)生一系列物理化學反應，最終實現晶片的剝離。這種激光剝離幾乎能避免常規(guī)的多線切割技術導致的材料損耗，從而在等量原料的情況下提升SiC襯底產量。此外，激光剝離技術還可應用于器件晶圓的減薄過程，實現被剝離晶片的二次利用。

中國電子科技集團第二研究所（以下簡稱“中電科二所”）近日傳來好消息，其在SiC激光剝離設備研制方面取得了突破性進展。目前其科研團隊已掌握激光剝離技術原理與工藝基礎，并利用自主搭建的實驗測試平臺，結合特殊光學設計、光束整形、多因素耦合剝離等核心技術，實現了小尺寸SiC（碳化硅）單晶片的激光剝離。聚焦第三代半導體關鍵核心技術和重大應用方向，中電科二所以解決SiC襯底加工效率這一產業(yè)突出難題為目標，將SiC激光剝離設備列為重點研發(fā)裝備，借此實現激光剝離設備國產化，力爭使其具備第三代半導體核心裝備研發(fā)、產業(yè)化和整線裝備解決方案的能力。

設備在整個半導體領域意義重大

美國半導體行業(yè)協會（SIA）預計，2021年全球半導體的銷售額將達到5530億美元，創(chuàng)下新高，同比增長25.6%。對于2022年，SIA預計全球半導體的銷售額仍將保持增長，但增速會放緩，預計同比增長8.8%，銷售額達到6015億美元，將再創(chuàng)新高。