《3英寸半绝缘SiC单晶片研发与产业化》

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该项目所属科学技术领域为材料科学中的人工晶体,碳化硅作为一种新型的第三代半导体材料,具有明显的优点:更小的体积、更高的效率、完全去除开关损耗、低漏极电流、更高的开关频率以及在标准的125℃结以上工作的能力。SiC晶片被国外少数国家垄断并对中国实施禁运,为中国发展第三代半导体产业瓶颈之一,此产业属于国家中长期发展规划纲要中优先主题。在此项目的研制过程中,我们根据产品的特性以及SiC单晶生长的特点,从三个方面对SiC单晶生长分别进行专题研究。这三个专题为:晶型控制、微管控制和电阻率控制。北京华进创威电子有限公司依托自身研发中心力量,采用籽晶升华法,通过生长温度场优化、晶型稳定性技术、掺杂均匀性技术、热应力消除技术及化学机械抛光等技术创新,已突破3英寸SiC单晶生长与加工技术,制备出了微管密度低、晶体表面质量高的3英寸SiC单晶片,性能指标已达到国内先进水平,其4H型单晶片基本可以满足外延生长和器件研究的要求。多年来对SiC单晶的生长研究,已经完成了1800多炉次的生长试验,同时理论模拟和试验了多种坩埚形状及保温配置产生的温场,在理论和试验上积累了丰富的经验。在项目的研发中我们进行了多项技术开发和技术创新,主要有:1、用高密度料块生长优质单晶。2、优化坩埚设计获得理想温度场。3、粘接单晶生长用籽晶平台的创新。4、优化单晶的加工设备。通过深层次技术创新,课题组解决了众多技术瓶颈,已经批量的生产出优质的3英寸半绝缘碳化硅单晶片。该项目实施突破的关键技术和取得的成果,直接解决了下游元器件厂商无米之炊的窘况,同时对下游元器件的性能大大提升,填补了国内空白,缓解了国内SiC单晶市场的供需矛盾。所生产的产品已批量供给世纪金光半导体有限公司、西安电子科技大学、中国电子科技集团等用户使用,在民用、军用上均取得良好的反响,有力的促进相关产业的发展和国防装备性能的提高。

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