【主会场报告】第五届亚太碳化硅及相关材料国际会议（APCSCRM 2024）

2024年11月8日，为期3天的第五届亚太碳化硅及相关材料国际会议(Asia-Pacific Conference on Silicon Carbide and Related Materials，APCSCRM 2024)在中国深圳顺利召开。本次会议由中关村天合宽禁带半导体技术创新联盟和中国科学院物理研究所主办，北京天科合达半导体股份有限公司和深圳市重投天科半导体有限公司承办。以“芯时代开放创新·芯机遇合作发展”为主题，聚焦宽禁带半导体（SiC、GaN、Ga2O3、AlN、金刚石等）相关材料、器件及前沿应用，共吸引了近1000位国内外专家学者和企业代表、超350家企业的积极参与。

大会报告由大会主席、中国科学院物理研究所研究员，北京天科合达半导体股份有限公司首席科学家陈小龙；大会主席、香港科技大学讲座教授陈敬；中国科学院物理研究所研究员王刚；南京邮电大学教授、苏州镓和半导体有限公司董事长唐为华；香港科技大学（广州）助理教授、广州拓诺稀科技有限公司 创始人Tan CheeKeong主持。

本次盛会汇聚了中国科学院院士 、武汉大学教授刘胜；中国科学院物理研究所研究员、北京天科合达半导体股份有限公司首席科学家陈小龙；筑波大学教授Noriyuki Iwamuro；三菱电机 高级研究员Gourab MAJUMDAR；河南联合精密材料股份有限公司 技术总监王森；Entegris 新市场业务副总裁Niraj Mahadev；林雪平大学教授Daniela Gogova ；山东大学教授陶绪堂 ；中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员徐科；中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研究员蒋科；新加坡国立大学教授Yoon Soon Fatt十一位领域内的专家，他们在报告环节中分享了自己的最新学术进展和研究成果。同时，专家们还与参会的学者、行业专家和企业家进行了积极的互动交流。

中国科学院院士 、武汉大学教授 刘胜

演讲主题：《芯片异质异构集成与封装制造》

报告摘要：

本次报告探讨了设计制造中的挑战、电力电子芯片和封装技术的最新进展，以及设计制造应用程序。重点介绍了半导体材料的发展，尤其是宽禁带半导体材料在新一代电子技术中的关键作用。同时，分析了在极端条件下实现高可靠性的挑战，以及智能监控和预警系统的重要性。报告提出了利用数字孪生技术进行DFX设计的新方法，以提高制造工艺的精确度和产品的可靠性，并展示了数字孪生技术在芯片和封装设计中的应用，以及如何通过模拟和实验提高芯片性能和减少缺陷。最后，强调了数字化技术在帮助企业快速迭代产品和实现极致可靠性方面的作用，以及真空封装技术在高端功率封装中的重要性。

中国科学院物理研究所研究员、北京天科合达半导体股份有限公司首席科学家 陈小龙

演讲主题：《PVT和TSSG法生长碳化硅晶体》

报告摘要：

本报告详细介绍了碳化硅晶体生长的物理气相传输法（PVT）和顶部籽晶溶液生长法（TSSG）。报告中，讨论了PVT法作为产业化公司采用的最常用方法，以及其在大尺寸晶体生长中的挑战和解决方案。同时，强调了液相法在弥补碳化硅晶体形状和质量方面的潜力，特别是在生长P型晶体和立方晶型晶体方面的优势。报告还提到了3C碳化硅晶体的重要性，以及通过界面能调控实现3C晶体生长的突破。最后，报告展望了碳化硅晶体生长技术的未来发展方向，包括提高性价比和在更多领域中的应用潜力。

香港科技大学讲座教授 陈敬

演讲主题：《异质宽禁带半导体功率电子技术》

报告摘要：

本报告聚焦于异质宽禁带半导体技术，特别是氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）在功率电子领域的应用。GaN和SiC作为宽禁带半导体的代表，分别在中低功率和高功率应用中展现出各自的优势。GaN以其高电子迁移率晶体管（HEMT）技术在小于10千瓦的电源变换器中广泛应用，而SiC的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）技术则在超过100千瓦的工业和汽车电力电子中发挥作用。在10千瓦到100千瓦的功率范围内，GaN和SiC开始相互竞争并展现出互补性，GaN提供高迁移率通道，SiC则提供高压阻断能力。报告探讨了结合这两种材料的单片集成和三维叠片方案，旨在利用它们的互补优势，开发出更高效、高功率密度的电子器件。通过这种异质集成，可以实现在中等功率范围内的性能优化，推动宽禁带半导体技术在更广泛应用领域的发展。

筑波大学教授 Noriyuki Iwamuro

演讲主题：《SiC MOSFETs 研究进展》

报告摘要：

本次报告深入探讨了碳化硅（SiC）MOSFET在高电压和电流领域的卓越性能，特别是在电动车和数据中心的应用中的潜力。报告指出了SiC MOSFET市场扩张面临的几个关键问题，包括衬底尺寸、缺陷密度、器件导通电阻、双极退化以及与快速开关相关的电压振铃等问题。其中，降低SiC MOSFET芯片成本是当前的首要任务。报告详细介绍了通过增大晶片直径和采用工程SiC衬底新技术来降低成本的策略，同时探讨了减少器件导通电阻和提高可靠性的新结构和技术，例如超级结和沟槽型SiC MOSFETs。此外，报告还讨论了双极退化的解决方案，以及如何通过优化JFET区域和采用缓冲层技术来提高短路安全工作区和减少退化。最后，报告强调了未来SiC MOSFET技术发展的方向，包括新的结构设计和制造工艺，以及如何通过技术创新来应对当前面临的挑战。

三菱电机高级研究员 Gourab MAJUMDAR

演讲主题：《硅基和宽禁带功率半导体的趋势和挑战》

报告摘要：

在全球电气化和节能需求的推动下，功率转换器的设计和实施面临转折点。硅（Si）IGBT目前主导中高功率转换领域，但宽禁带器件，尤其是基于碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）的器件，正逐渐改变这一趋势。这些新材料提供了更高的电气性能，促进了硅的优化利用，包括结构优化和尺寸缩小，从而减少了运行损失并提高了系统的开关频率和效率。SiC和GaN功率器件因其在电动车辆等领域的应用潜力而受到关注，已展现出性能上的优越性和巨大潜力。报告旨在概述Si、SiC、GaN基功率芯片和模块技术的发展趋势，以及面临的挑战，特别是在中高功率转换系统中的应用和替代方案。

河南联合精密材料股份有限公司技术总监 王森

演讲主题：《碳化硅衬底加工用金刚石流体磨料设计》

报告摘要：

单晶碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料，具有优良的半导体和物理特性，在电力电子和微波射频领域展现出广泛的应用潜力。由于其高硬度特性，碳化硅衬底加工过程中常采用多种金刚石流体磨料。报告重点讨论了金刚石砂浆在多线切割、双面研磨和机械抛光中的应用，以及纳米金刚石在抛光碳化硅衬底的效率和优势。通过对比不同金刚石磨料的性能，报告展示了纳米金刚石在不加氧化剂的情况下仍能保持高抛光效率的潜力。报告最后介绍了联合精密公司，作为国家专精特新小巨人企业，专注于微米级和纳米级金刚石的研究，为硬脆材料加工提供整体解决方案。

Entegris 新市场业务副总裁 Niraj Mahadev

演讲主题：《行业领先的碳化硅CMP解决方案，助力实现最低拥有成本》

报告摘要：

本报告探讨了碳化硅衬底制造中实现最低拥有成本的挑战，并介绍了Entegris提供的CMP（化学机械抛光）解决方案。Entegris的CMP解决方案通过提高研磨速率、优异的衬底表面加工质量和低缺陷率，帮助客户最大化生产效率、优化良率并降低拥有成本。报告强调了通过采用独特的抛光液技术和优化抛光垫设计，结合先进的清洗化学物质，Entegris能够提高抛光效率，降低缺陷率，并保持高外延层质量。公司还介绍了其Super SiC技术，通过降低每微米的外延层层积和提高热稳定性，进一步降低成本。Entegris的技术多样性使其能够与客户合作，定制化优化工艺和产品，满足不同客户的需求。

林雪平大学教授 Daniela Gogova

演讲主题：《下一代高功率Ga2O3材料的研发》

报告摘要：

氧化镓作为一种宽带隙半导体材料，在高功率电子领域展现出巨大潜力。报告详细介绍了氧化镓的物理特性、外延生长技术，包括热壁CVD方法和基材表面处理的细节。特别讨论了氧化镓的同质外延生长结果和β-Ga2O3的特性，强调了其在宽禁带半导体领域相比碳化硅和氮化镓的优势，如超宽的带隙和高击穿场强。报告还探讨了氧化镓材料的挑战，如热导率低和P型掺杂的不可靠性。最后，报告展示了优化的同质外延生长技术，以及其在提高氧化镓材料性能方面的潜力。

山东大学教授 陶绪堂

演讲主题：《氧化镓单晶生长与缺陷研究》

报告摘要：

β-Ga2O3具有禁带宽度大、击穿场强高、Baliga品质因子大、吸收截止边短、可以通过熔体法生长等优点，在功率器件、日盲探测、高亮度LED等方面具有潜在应用价值。报告首先概述了氧化镓的主要生长方法，包括使用和不使用坩埚的技术，以及掺杂和缺陷问题。研究团队通过多年的努力，在四英寸001面的氧化镓单晶生长上取得了显著成果。报告还讨论了氧化镓的物理特性，如高击穿场强和高电子迁移率，以及其在高温下的稳定性问题。最后指出氧化镓材料研究中仍存在许多基础工作需要完成，包括改进生长技术和减少材料缺陷，以推动氧化镓材料向产业化发展。

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员 徐科

演讲主题：《氮化镓单晶材料生长与同质外延技术》

报告摘要：

本次报告详细介绍了尽管氮化镓材料发展已超过三十年，但在生长高质量单晶材料方面仍面临挑战。报告主要围绕三种生长方法：HVPE、氨热法和助溶剂法，讨论了它们在生长氮化镓单晶材料方面的进展和潜在优势。特别强调了通过改进生长技术和降低缺陷密度，实现更高效率和功率密度的重要性。报告还探讨了氮化镓材料在光电器件和功率电子器件领域的应用前景，以及如何通过技术创新提升材料性能和降低成本。最后，报告强调了多功能集成在氮化镓单晶材料发展中的重要性，以及对未来技术路线的展望。

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研究员 蒋科

演讲主题：《AlN基紫外光电材料与器件》

报告摘要：

本次报告详细介绍了制备大尺寸、低缺陷密度的AlN基材料对于实现高性能器件的重要性，并提出了实现高空穴浓度p型AlN基材料的挑战。报告从五个方面展开：介绍铝氮基材料的研究背景、缺陷调控、设备进展、深紫外关联器件研究进展。铝氮基材料因其宽带隙特性，在深紫外发光和探测器领域具有广泛应用前景。报告强调了材料的直接宽带隙、强极化特性、高电子迁移率和击穿电场强等优势，以及在化学稳定性、热稳定性和抗辐照特性上的优异表现。同时，探讨了铝氮基材料在深紫外光电器件中的关键挑战，包括缺陷控制和P型掺杂问题。报告还展示了通过高温退火和柔性衬底技术实现的材料质量提升，以及在高铝组分材料上取得的P型掺杂突破，最终实现了更短波长的LED发光和深紫外探测器的高效率。

新加坡国立大学教授 Yoon Soon Fatt

演讲主题：《大晶格失配III-V半导体集成的挑战——材料视角》

报告摘要：

本次报告探讨了大晶格失配III-V半导体集成的挑战，特别是从材料视角出发。报告指出，集成晶格适配差异大的材料时面临众多挑战，如晶格失配问题、位错和应力管理。介绍了超薄缓冲层等常规方法，并以两个案例展示了这些方法的局限性。提出了界面适配过滤器（IMF）技术，通过精确控制生长条件和界面设计，实现了高晶格失配材料的有效集成。报告还展示了使用分子束外延工艺研究 InSb 和 InSbBi 外延生长动力学的实验结果，证明了IMF技术在降低位错密度和应力释放方面的潜力。最后展示了超薄缓冲层方法在实际应用中的有效性，为高晶格失配III-V半导体集成提供了新的解决方案。