中國粉體網訊  隨著PVT法制備SiC單晶技術不斷發(fā)展，SiC單晶整個產業(yè)鏈也在不斷發(fā)展，“四高兩涂”將不斷為SiC單晶生產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單晶生產商美國Cree、日本Rohm，均掌握高純SiC粉合成工藝；國內生產商有天科合達等。

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，是生長過程中雜質污染的來源之一。碳纖維硬氈中關鍵雜質元素的含量控制在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。國內碳化硅涂層市場需求大，當前，中國國內碳化硅涂層石墨盤生產商數(shù)量較少，已實現(xiàn)量產并有應用業(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的控制，制備高質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量TaC涂層；國內恒普科技等企業(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單晶的質量，而高純碳粉的純度決定SiC粉的純度，在眾多雜質中，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，其雜質和灰分含量的多少會在生長過程中對晶體的質量有非常大的影響；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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（中國粉體網編輯整理/空青）

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