大尺寸、高良率是碳化硅单晶生长技术发展的方向，国内碳化硅单晶的制备从装备到长晶工艺整体落后于国外，传统的感应法长晶设备及工艺，因其感应法径向温度梯度大，温场均匀性较难控制，会产生晶体生长良率低、重复性差、规模化量产困难等问题。因此，电阻法碳化硅生长技术逐渐受到人们的广泛关注。

6月26日，由宽禁带半导体技术创新联盟和小饭桌创服联合主办，机械工业出版社、中关村产业技术联盟联合会、山东产业技术研究院大力支持的科技小饭局线上交流活动成功举办。本期小饭局特别邀请了优晶光电研发负责人 陈建明博士，以“第三代半导体东风在即，电阻法能否突破8英寸SiC量产难题？”为主题，为围绕碳化硅晶体生长方法、 UKING电阻法碳化硅晶体生长设备、8英寸晶体生长的关键技术等方面，与大家共同探讨电阻法碳化硅晶体制备与关键技术。

首先陈博士为我们介绍了碳化硅的主要应用方向。碳化硅衬底分为半绝缘型和导电型。其中半绝缘型主要用在5G基站、雷达等领域；导电型主要用在新能源汽车、充电桩、电源等领域。

在碳化硅整个产业链中，衬底制备环节难度最高，而在衬底制备环节中，晶体生长是其中最重要的一环。晶体生长质量与热场结构的合理性、设备总体稳定性、籽晶处理良率、晶体生长工艺等密切相关。

接着，陈博士介绍了碳化硅晶体生长方法。SiC单晶生长方法有物理气相传输法(PVT法)、液相法(LPE法)、高温化学气相沉积法(HTCVD法)等。PVT法技术成熟度高，也是目前碳化硅产业化普遍采用的方法。PVT法碳化硅长晶设备有两种加热方式，即感应加热法和电阻加热法。感应加热法是利用电磁感应的原理使石墨坩埚产生涡流发热，给包括坩埚在内的整个热场加热，坩埚是温度最高的部件，目前感应加热法是国内外生长SiC晶体的主流工艺。电阻加热法是给石墨发热体通电产生热量，给包括坩埚在内的整个热场加热，石墨发热体是温度最高的部件，电阻法将是未来生长大尺寸SiC晶体的主流工艺之一。

SiC晶锭的生长条件极其苛刻，需要控制许多工艺参数，以避免出现诸如晶体堆垛层错、微管、位错包裹体等缺陷。SiC晶体的生长温度接近2200°C，高温温场难以控制，SiC单晶的品质与温场的分布直接相关，温度及温度梯度直接决定了腔室内气体组分的密度和传输方向，并影响SiC的生长形态和生长速率。

感应法主要是通过感应线圈加热，导致径向温度梯度大，同时感应线圈与坩埚距离较远，属于远距离控制，辐射面积分散，很难精确控制对应水平方向坩埚的发热量。电阻法主要通过石墨电阻加热，加热器距离坩埚较近，距离控制，辐射面积集中，更容易精确控制坩埚温度。晶体直径越大，径向梯度调节越难，电阻法设备本身的径向梯度较小，更适合生长大尺寸晶体。

随着晶体的尺寸越来越大，生长设备需要设置多段独立控制加热系统，电阻加热法长晶设备更容易设计多段独立控制加热系统，满足大尺寸晶体生长需要。

电阻法热场优点：轴向温梯可控、径向温梯易调、等温线平缓，生长速度快，长晶周期短，晶体生长界面近似平面，这能增加晶体有效利用厚度，降低SiC单晶内部应力，同时增加了晶片加工的良品率。除此之外，电阻法热场对腐蚀有更高的容忍度，可以使用更多的炉次，使用寿命更长。

随后，陈博士重点为大家介绍了8英寸晶体生长的关键技术。8英寸碳化硅量产的最基础条件就是籽晶处理工艺。籽晶处理工艺分为两种，籽晶粘接工艺和籽晶悬挂工艺。籽晶粘接工艺籽晶处理工艺复杂、籽晶带来的应力大、固定资产投资大、籽晶处理成本高、边缘多晶相对更容易控制；籽晶悬挂工艺籽晶处理工艺简单，更加可控、籽晶带来的应力小、固定资产投资小、籽晶处理成本低、但是边缘多晶更难控制。两种籽晶处理工艺各有优缺点，对于8英寸碳化硅的晶体生长选用哪种工艺还没有定论，关键还是要看晶体生长的良率。第二个关键技术点就是宏观缺陷与微观缺陷。目前国内大部分同行的8英寸技术处于解决宏观缺陷阶段，少部分处于解决微观缺陷阶段。第三点为平界面生长，相同重量的前提下，接近平面的界面，晶体具有更高的材料利用率、更低的内部应力。电阻法更容易获得接近平面的晶体生长界面。解决完以上三点，接着就要增加晶体厚度，可以通过增加装料量、延长晶体生长时间，增加原料的反应比例和炉子在晶体生长过程中可以调节坩埚的温度梯度的方法来调节。

最后的现场提问环节，听众们学习氛围浓厚，纷纷踊跃发言提问，陈博士针对大家提出的普遍关注的技术和市场问题进行了现场解答。

本次活动通过宽禁带半导体技术创新联盟、小饭桌创服、机械工业出版社三个平台联合直播，共吸引三千余人次在线上观看，产学研媒齐聚，获得观众一致好评。会后，联盟将会根据参会观众的意向和需求持续沟通，全程做好跟踪、对接等服务工作，为国内宽禁带半导体产业蓬勃发展提供更多支持，推动我国宽禁带半导体行业健康、有序、快速发展。

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