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同一炉台实现8英寸与12英寸碳化硅稳定生长

晶驰机电推动半导体设备国产化进程

  本报讯(首席记者 周珂 通讯员 孔晓睿)同一炉台多尺寸生长技术,是怎样的?这样的设备,就“藏”在位于浙大杭州国际科创中心的晶驰机电科技有限公司总部。

  与传统的硅材料相比,碳化硅具有更宽的禁带能隙以及更高的熔点、电子迁移率和热导率,可在高温、高电压条件下稳定工作,已成为新能源和半导体产业迭代升级的关键材料。但目前,衬底材料成本居高不下,严重阻碍了碳化硅器件大规模应用。

  想要让碳化硅行业降本增效,就要尝试制造更大尺寸的碳化硅衬底材料。

  晶驰机电研发总监赵聪介绍,“与市面上普遍的6英寸和8英寸的衬底相比,12英寸碳化硅衬底材料扩大了单片晶圆上可用于芯片制造的面积。也就是说,在同等生产条件下,芯片产量明显提高,单位芯片制造成本自然会显著降低。”

  把碳化硅长晶炉想象成烤箱,烤制的蛋糕尺寸不同,所需工艺也有差别。烘焙尚且如此,更不用说长晶这样需要严格控制、层层把关的技术。8英寸和12英寸单晶生长的参数设置、热场分布,甚至晶炉内部配置的坩埚都有不同。

  赵聪带领研发团队从去年初就开始了高强度的研发攻关,“我们自主研发的‘电阻法碳化硅单晶生长设备’,以创新的结构和热场设计,结合最先进的过程控制理论和自动化控制方法,实现了均匀的径向温度和宽范围精准可调的轴向温度梯度,并能实现长晶过程中工艺参数的精准控制和设备运行的高度智能化,无论是8英寸还是12英寸,都能无缝‘一键切换’。”

  与传统生产不同,此次晶驰机电实现了同一台设备既可稳定量产8英寸碳化硅单晶,又完全具备生长12英寸碳化硅单晶的能力。

  通过该设备生长出来的晶锭形态完美,表面微凸度精准控制在2.4mm以内。炉间工艺稳定、操作方法简单,可实现快速投产;整个工艺流程全部自动化控制,适合产业化应用。“这不仅更灵活适用于未来大尺寸碳化硅衬底的规模化量产,还大大降低了芯片的制造成本,进一步促进行业降本增效。”

  去年10月,晶驰机电还完成了首轮数千万融资。从实验室的“幼苗”到产业“良木”,作为浙大杭州国际科创中心首批自主孵化的科技公司之一,晶驰机电致力于解决国家先进半导体设备技术卡脖子问题,提升国内先进材料制造能力,实现进口替代。接下来,晶驰机电将继续坚持自主创新,不断探索先进半导体装备的新技术。

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