2月27日,电科装备官微宣布,旗下2所微电子装备研究部研发的8英寸碳化硅单晶生长炉已在2025年开年顺利发往四川客户现场。
这一进展不仅彰显了国产8英寸碳化硅单晶生长炉在技术与应用层面的实质性突破,同时也标志着8英寸碳化硅产业化进程的加速推进。
随着新能源汽车800V高压平台普及和光伏储能需求激增,8英寸SiC衬底正从“实验室验证”转向“规模化量产”。据《2024碳化硅(SiC)产业调研白皮书》,目前全球共有33家SiC企业突破了8英寸晶体扩径生长和晶片加工等关键技术难题,成功制备8英寸衬底。
但是,当前8英寸碳化硅在单晶生长环节上仍面临扩径难、厚度不足、效率与品质较低等问题,遏制了规模量产的进程。
目前,SiC晶体的生长方法主要有物理气相传输法(PVT法)、高温化学气相沉积法(HTCVD法)、液相法等。其中,PVT法是已发展较为成熟,更适用于SiC产业化批量生产的方法。
早期,主流的PVT法主要采用中频感应加热设备,但近年来电阻加热式PVT系统逐渐崭露头角,并在8英寸SiC晶体生长中逐渐展现出显著优势——
● 多段式电阻加热设计可实现三维温度场的精准调控,有效缓解大尺寸晶体生长过程中的边缘翘曲缺陷;
● 通过石墨发热体的直接辐射传热,能在2500℃高温下保持更优的温场均匀性,为8英寸晶体的稳定扩径提供关键工艺窗口。
来源:《2024碳化硅(SiC)产业调研白皮书》
鉴于电阻加热式PVT系统的优势,国内的东尼电子、乾晶半导体以及科友半导体等企业纷纷采用电阻法成功完成了8英寸SiC衬底产品的制备。而2025年以来,国内设备厂商的突破也进一步印证了这一技术路径的可行性:
● 1月8日,晶驰机电宣布,旗下开发的8英寸SiC电阻式长晶炉顺利通过客户验证,设备稳定性和工艺稳定性均满足客户需求,已开启了小批量交付。
● 1月5日,晶晨科技在江苏太仓市成功举办了碳化硅长晶炉新品发布会暨签约仪式,并在现场与客户达成实际性订单及战略合作;该公司旗下第一款8英寸PVT长晶炉(CG-R08)设备采用的就是电阻法路线。
● 1月6日,奥特维科技控股子公司松瓷机电自主研发的长晶炉成功生长出8英寸单晶,成为国内第22家突破该尺寸的企业,采用电阻式热场设计以降低边缘翘曲缺陷。
除以上企业外,恒普技术、北方华创等厂商也在布局电阻法技术,“行家说三代半”在此作相关盘点:
1、恒普技术:
● 技术突破:已推出了电阻式 SiC晶体生长技术新平台,升级了电阻炉整套长晶解决方案,目前已实现碳化钽涂层、多孔石墨长晶等关键辅助材料的研发并已达到世界主流水平,已批量供应多家客户。
● 核心创新:“轴径分离”和与“一次传质”新工艺,并且通过独特的炉腔设计,有效降低了电阻炉的电能消耗。
2、北方华创:
● 创新产品:AGF系列电阻式SiC长晶炉专注于6英寸和8英寸导电型及高纯度半绝缘型SiC晶体的生长。
● 核心创新:采用创新的多加热器设计,提供了灵活的工艺和热场配置。其便捷的下装载结构设计,简化了炉体的开启与维护。同时,设备具备的高精度温控和压控功能,保障了工艺的稳定性和高效性。
3、科友半导体:
布局进展:自主完成了6、8英寸感应式&电阻式晶体生长炉研发,并且拥有一系列大尺寸低成本国产化的碳化硅衬底全产业链自主制备技术,包括原料提纯、石墨涂层、籽晶处理、热场结构设计等,成功实现6、8英寸碳化硅衬底较行业主流企业成本低30%-40%以上。
4、晶升股份:
● 技术突破:2024年10月推出可视化8英寸电阻法SiC单晶炉,引入实时监控系统,可调节功率与压力参数,使晶体良率提升20%以上。
● 核心创新:采用多加热器独立控制技术,优化温度梯度,长晶功率降至25kW以下,解决热场均匀性难题。
● 量产进展:2024年7月,晶升股份第一批8英寸碳化硅长晶设备在重庆完成交付,开启了批量交付进程。
电阻加热PVT SCR950系列碳化硅单晶炉
5、优晶光电:
● 技术路线:聚焦电阻炉热场设计与能效优化,通过梯度保温结构降低晶体翘曲率,兼容6-8英寸晶体生长。
● 创新产品:第四代电阻法碳化硅长晶设备——UKING ERH SiC RV4.0,该设备通过精确控制径向温度梯度及优化轴向温度梯度,显著降低了晶体内部的缺陷,提升了晶体生长的良品率和重复性。
6、连城数控(连科半导体):
● 核心创新:通过石墨电阻发热,由热辐射传导石墨坩埚进行加热,可调整石墨加热器的结构,有效的进行分区功率控制和温场的控制,更适合生长大尺寸的碳化硅晶体;具有成熟的热场设计,有利于缺陷控制,并可配备多个加热器并独立控制,便于调整温度梯度,目前已成功制备直径超210毫米,厚度30毫米的8吋导电型SiC晶体,晶体表面光滑无缺陷。
● 商业化进程:2024年11月,连科半导体的8英寸碳化硅电阻式长晶炉在客户现场完成批量验收。
电阻法长晶技术如何能更好地赋能8吋SiC量产?行业友商还有哪些落地经验和最新技术进展分享?
“行家说三代半”诚邀大家来参加“2025年电动交通&数字能源SiC技术应用及供应链升级大会”,该大会通过打造3场专题论坛和1场专场展览,为碳化硅产业链提供一个深度对话与分享的平台。
本届大会将于2025年5月15日在上海举办,将邀请8英寸SiC衬底、外延、晶圆和设备材料企业等产业链核心玩家,共同探讨碳化硅在新能源时代的发展脉络,大会现已开放报名渠道,因会议名额有限,先到先得,欢迎各位行家扫码报名参会,期待与你在上海相会!