【材料与装备专场】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。

材料与装备专场由北京天科合达半导体股份有限公司副总经理刘春俊；阿卜杜拉国王科技大学副教授李晓航；西安电子科技大学教授张金风；东莞市中科汇珠半导体有限公司总经理杨军伟；中国科学院半导体研究所研究员林学春；中国科学院物理研究所研究员王文军；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。

材料与装备专场邀请了Resonac SiC研发部部长Hiroshi Kanazawa；河北普兴电子科技股份有限公司技术总监吴会旺； 阿卜杜拉国王科技大学副教授李晓航；西安电子科技大学教授张金风；北京邮电大学教授李培刚； 中国科学院半导体研究所研究员林学春；北京晶格领域半导体有限公司研发副总监王国宾；北京北方华创微电子装备有限公司产品经理王石；Toray Research Center, Inc. 实验室主任Hideki Sako；昆明理工大学教授雷云；苏州优晶半导体科技股份有限公司副总经理陈建明； 北京国瑞升科技集团股份有限公司技术总监安海洋；北京中电科电子装备有限公司副总经理刘国敬；武汉科技大学教授张旭明；优睿谱半导体设备有限公司总经理唐德明；东莞市中科汇珠半导体有限公司总经理杨军伟 ；北京天科合达半导体股份有限公司董事/副总经理刘春俊；中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员欧欣；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； 进化半导体（深圳）有限公司董事长许照原；Halo Industries, Inc., 副总经理/销售总监Vinod Nair ；3M中国有限公司技术经理Gavin Lin ；浙江厚积科技有限公司董事长苏晓平；大连创锐光谱科技有限公司CEO陈俞忠作报告分享。

Resonac SiC研发部部长 Hiroshi Kanazawa

演讲主题：《Resonac SiC外延片研发综述》

报告摘要：

报告介绍了SiC器件具有较低的比导通电阻和较高的击穿电压。然而，由于市场对可靠性和鲁棒性的进一步提升以及增加模块功率密度的需求，外延层和衬底中的一些缺陷和位错使这一目标难以实现。特别是，器件芯片中电流密度的增加趋势要求降低基平面位错(BPD)，而基平面位错是导致双极器件中正向偏压工作时堆积故障扩大的原因。报告还讨论了市场对SiC外延晶片需求的快速增长预期，以及公司业务模式，即生产满足客户器件需求的外延晶片，而不直接参与器件业务竞争。最后，报告强调了八英寸SiC外延片在质量、成本和交付（QCD）方面的重要性，以及公司在缺陷控制和可靠性提升方面的努力。

河北普兴电子科技股份有限公司技术总监 吴会旺

演讲主题：《大直径SiC外延技术进展及Ga2O3产的发展与挑战》

报告摘要：

报告介绍了随着碳化硅市场规模的增长，新能源汽车领域对其需求日益增加。八英寸碳化硅外延材料因其更高的单片产出率和成本效益而成为发展趋势，但同时也面临着热场和气流场控制、表面缺陷、平整度和金属表面粗糙度控制的技术挑战。河北普兴电子在提升八英寸外延片质量方面取得进展，实现了厚度和浓度均匀性控制，降低了表面缺陷密度，并提高了平整度。然而，材料成本和缺陷问题仍是实现大规模应用的关键障碍。此外，报告还讨论了氧化镓材料的产业化挑战，包括P型掺杂、低热导率和价格问题，这些问题的解决对于氧化镓材料的广泛应用至关重要。普兴电子作为领先的外延材料供应商，正通过技术创新和产能扩张来推动碳化硅外延材料的发展。

阿卜杜拉国王科技大学副教授 李晓航

演讲主题：《宽禁带金属氧化物半导体—摩尔定律的未来》

报告摘要：

本次报告探讨了宽禁带金属氧化物半导体，特别是氧化镓（Ga2O3）在功率电子领域的应用前景。报告指出氧化镓在工业功率电子领域具有巨大潜力，并提出了氧化镓在功率电子以外有趣的应用前景。报告通过历史类比，将碳化硅、氮化镓和氧化镓比作三国时期的魏、吴、蜀，强调了氧化镓的年轻活力和高击穿电场等优势。报告还讨论了氧化镓在集成电路中的应用，尤其是在极端条件下的应用，如太空、量子计算和高速列车等。最后，报告展示了实验室在氧化镓CMOS集成电路方面的最新研究成果，展望了氧化镓在未来极端环境应用中的广阔前景。

西安电子科技大学教授 张金风

演讲主题：《金刚石辐射探测器级材料制备和器件性能研究》

报告摘要：

超宽禁带半导体金刚石拥有卓越的抗辐照性能以及超快的时间响应，被认为是用于脉冲辐射场/强辐射场最理想的半导体探测器材料。报告讨论了金刚石探测器能够解决传统辐射探测器在新型核技术发展中面临的挑战，如动态响应范围有限、体积大和抗辐照能力不足。并在核技术、航空航天、高能装置研究和核医学等领域发挥重要作用。报告还介绍了金刚石探测器的工作原理，包括能谱分辨、测量计量、脉冲甄别和成像技术。国内在金刚石探测器领域的研究相对落后，需要开展辐射响应特性、损伤、极化效应和新机理新结构的研究。最后展示了团队在金刚石材料制备、器件性能和抗辐照特性方面的研究成果，以及国产金刚石探测器在填补国内空白方面的进展。

北京邮电大学教授 李培刚

演讲主题：超宽禁带半导体氧化镓外延薄膜的制备及应用

报告摘要：

报告指出超宽禁带半导体氧化镓材料由于具有优异的物理性能，在日盲紫外光电探测和功率半导体器件领域具有广阔的应用前景。氧化镓的高耐压特性使其在功率器件领域具有巨大潜力，有望在高功率应用中超越现有的硅基和碳化硅基器件。报告讨论了氧化镓外延技术的重要性，并概述了几种常用的外延方法。还介绍了不同外延技术的优势和挑战，并展示了在不同衬底上生长氧化镓外延薄膜的最新研究成果。最后，报告强调了氧化镓在柔性电子和光电器件应用中的潜力，并展望了其在未来半导体技术中的发展趋势。

中国科学院半导体研究所研究员 林学春

演讲主题：《激光精密加工碳化硅技术研究》

报告摘要：

报告介绍了碳化硅在宽禁带半导体领域的重要性，特别是在电动汽车和高温高压电力电子领域的应用潜力。随着碳化硅衬底价格的下降，其应用越来越广泛。重点讨论了激光在碳化硅加工中的应用，包括激光水导切割、激光隐切和激光垂直切割技术。这些技术能够提高加工精度、减少损耗，并适用于不同尺寸和厚度的碳化硅材料。报告还展示了激光加工后的碳化硅片的微观结构和表面特性，证明了激光加工技术在保持材料完整性和提高得片率方面的优势。最后，报告提到了激光加工技术未来的发展方向，如多光束聚焦技术，以提高加工效率。

北京晶格领域半导体有限公司研发副总监 王国宾

演讲主题：《液相法生长碳化硅单晶技术的研究》

报告摘要：

报告介绍了碳化硅（SiC）是一种性能优异的宽禁带半导体材料，SiC单晶衬底是制造SiC器件的基础，而且其结晶质量会直接影响SiC器件的性能和可靠性。然后详细阐述了液相法在生长P型和N型碳化硅单晶方面的研究进展。报告强调了碳化硅的微观结构对其宏观性质的影响，以及其在高压、高温、高频等应用场景中的优越性。液相法生长碳化硅单晶具有接近热力学平衡状态、生长温度低和生长系统开放等优势，有助于获得高质量晶体并降低成本。报告还展示了P型4H碳化硅和3C碳化硅的生长结果，包括晶体的拉曼表征、电阻率测量等数据，证明了液相法生长碳化硅单晶的潜力。

北京北方华创微电子装备有限公司产品经理 王石

演讲主题：《SiC外延装备技术研究及产业协同》

报告摘要：

报告首先介绍了市场分析指出碳化硅外延市场虽增速放缓，但长期前景依然乐观，预计到2027年市场规模将超过63亿美元，特别是六英寸到八英寸的转变和新能源汽车领域的应用。其次，在技术积累与创新方面强调了北方华创在外延领域的技术进步，包括气流场和热场的研究，以及如何通过创新降低外延成本，提升产能和自动化集成。接着展示了北方华创在第三代半导体领域提供的设备支持，以及与产业链上下游的合作，共同推动产业发展。最后强调，降低成本是碳化硅外延技术未来发展的关键，北方华创将继续在这一领域进行技术创新和产业协同。

Toray Research Center, Inc. 实验室主任

Hideki Sako

演讲主题：《利用透射电子显微镜和镜面投影电子显微镜表征SiC晶圆CMP过程中局部引入的抛光损伤》

报告摘要：

报告介绍研究发现，化学机械抛光（CMP）处理后SiC晶圆表面的粗糙度变化与加工条件密切相关，而镜面投影电子显微镜（MPJ）技术能够有效检测表面的隐形损伤。通过对比不同损伤程度的MPJ图像，揭示了损伤深度与晶体缺陷扩散之间的高相关性。使用MPJ对CMP后4H-SiC片表面区域下残留的局部抛光损伤进行了非破坏性检测。在MPJ图像中，每个抛光损伤的内外线对比分别为暗对比和亮对比。每个抛光损伤的线对比宽度和强度都不同。平视TEM观察表明，沿着局部抛光损伤线产生了高密度位错环。近期抛光损伤的结构与之前报道的相似。每种损伤的晶体缺陷扩散范围都不同。扩散与MPJ图像对比度之间存在相关性。横截面STEM观察结果表明，每种抛光损伤的表面粗糙度没有明显差异。MPJ比表面粗糙度能更优先检测抛光损伤中晶体缺陷的分布。

昆明理工大学教授 雷云

演讲主题：《稀土助溶剂溶液法低温快速生长SiC单晶的研究》

报告摘要：

报告介绍了由于Si-C二元溶液中的C溶解度极低，导致了晶体生长过程中SiC单晶的生长速度极慢。针对这一问题，往Si-C二元溶液中添加助溶剂（提高C溶解度）是解决这一问题的关键。然而，目前可选择的助溶剂极为有限，且助溶剂会造成SiC晶体的污染，基于此，本研究采用了稀土作为助溶剂，并研究了SiC晶体在溶液中的稳定性，通过高温化学平衡实验确定了适合生长SiC单晶的溶液成分。单晶生长实验结果表明，SiC单晶在低温（≤1600℃，温度远远低于气相法的>2200℃）稀土助溶剂溶液中的生长速度大于400μm/h，远高于气相法的生长速度。

苏州优晶半导体科技股份有限公司副总经理 陈建明

演讲主题：电阻法碳化硅晶体生长设备的热场结构分析

报告摘要：

报告分享了电阻法碳化硅晶体生长设备的热场结构分析，通过热场结构的设计，可以调节原料区域的温度梯度，和原料与晶体之间的温度梯度。报告从热场成本、能耗、晶体厚度等角度，分析不同的热场结构的特点。通过分析电阻法碳化硅生长设备的三大主要热部件：坩埚、加热器和保温层，指出早期实验中这些部件容易损坏的问题，并探讨了导致热场损坏的两大原因：电弧放电现象和硅原料与加热器及保温层的反应。报告提出了减少电弧放电现象的三种方法，并分析了加热器设计对能耗的影响。最后总结了加热器在电阻法设备中的重要性，以及如何通过优化设计来降低能耗、提高原料利用率和设备稳定性，以满足碳化硅晶体生长行业的需求。

北京国瑞升科技集团股份有限公司技术总监 安海洋

演讲主题：《碳化硅衬底研磨抛光耗材和工艺技术》

报告摘要：

报告介绍了单晶和多晶精磨液、双面研磨机以及研磨抛光的实验参数和结果。国瑞升科技自主研发的多晶金刚石灰粉展现了优异的自锐性和低划伤特性。在抛光工序中，公司开发了酸性和碱性抛光液，以及双组分精抛光液，均展现出高去除率和低粗糙度。公司还推出了高性能的曝光研磨液，以提高效率和质量。

北京中电科电子装备有限公司副总经理 刘国敬

演讲主题：《先进Grinding设备及工艺助力大尺寸SiC量产》

报告摘要：

报告指出，碳化硅衬底一定会向更大尺寸发展，其中切磨抛工艺在碳化硅产业降低成本中的重要性。报告介绍了多种切割路线，包括金刚线切割、砂浆切割和激光切割，以及它们的优缺点。特别提到激光切割双面砂轮减薄加CMP路线在八英寸碳化硅衬底加工中的潜力。最后展示了公司在切磨抛方面的研究成果，包括新研发的设备和工艺，以及通过技术创新来满足大尺寸SiC衬底的量产需求。

武汉科技大学教授 张旭明

演讲主题：《稻壳制备纳米碳化硅及其生长机制》

报告摘要：

报告介绍了利用稻壳这一低成本生物质材料制备纳米碳化硅的创新技术，旨在提供廉价且高质量的碳化硅原材料。稻壳中含有的二氧化硅在植物生长过程中原位沉积，通过金属镁辅助的热化学还原过程，实现了在650度低温下将稻壳中的二氧化硅转化为纳米级碳化硅。该技术不仅降低了能耗和生产成本，还减少了环境污染，具有较高的市场竞争力。报告展示了从稻壳中提取的纳米碳化硅的粒径、纯度以及在吸波性能等方面的优势，并介绍了团队在该领域的研究成果和未来的应用拓展计划。

上海优睿谱半导体设备有限公司总经理 唐德明

演讲主题：《优睿谱在碳化硅制造工艺中量检测设备开发新进展》

报告摘要：

目前新能源的发展方向在驱动着碳化硅往碳化硅衬底以及外延片的成本降低以及出货质量提升的方向在快速发展，在衬底和外延片以及晶圆制造生产过程中，光电特性量测和缺陷检测对生产质量控制和降低成本起了至关重要的作用。 本报告聚焦优睿谱在碳化硅以及其它半导体领域针对衬底生产过程中的质量控制环节，外延生长过程的质量控制环节，以及晶圆厂生产质量控制各种量测和缺陷检测手段方面的设备。认真讨论了其重要性和后续的发展方向，同时讨论的还有国产量测检测设备发展的状况。未来几年会是碳化硅从六英寸走向八英寸，从肖特基走向MOSFET量产的重要阶段。 量测检测技术手段的改进和优化以及国产化所带来的本土产业优势将持续推动碳化硅产业进入新时代。

东莞市中科汇珠半导体有限公司总经理 杨军伟

演讲主题：液相法3C-SiC衬底同质外延的应用与研究

报告摘要：

报告介绍了液相法生长的SiC单晶具有低位错密度、低应力以及低成本等优势，在未来大尺寸高质量SiC衬底材料应用领域极具潜力。液相法不仅可以生长传统N型和P型4H-SiC材料，且还可以获得高质量3C-SiC单晶衬底，3C-SiC在高功率器件领域的拥有很大的应用潜力。报告指出，相比于4H-SiC，3C-SiC在MOSFET性能方面表现出更高的沟道迁移率、更低的栅氧界面态密度以及更高的器件可靠性，3C-SiC基MOSFET将是未来高性能器件的引领者。研究团队在液相法3C-SiC衬底上同质外延材料的应用与研究，重点报道了3C-SiC衬底的外延生长分析以及相关的物性验证结果，证实了3C-SiC外延片的界面碳密度远低于4H-SiC，以提升人们对液相法3C-SiC单晶材料潜在优势的认识。

北京天科合达半导体股份有限公司董事/副总经理 刘春俊

演讲主题：《8英寸碳化硅衬底和外延技术进展》

报告摘要：

报告首先介绍了公司在晶体生长技术上的关键突破，采用先进的液相法和气相法相结合的策略，以提高晶体的生长速率和质量。其次，在缺陷控制方面，天科合达通过优化生长条件和引入缓冲层技术，有效降低了位错密度，确保了外延层的高质量。此外，报告还强调了在加工技术方面的创新，包括采用自动化设备和新型抛光技术，以提升生产效率和降低成本。通过这些技术进展，天科合达已成功实现8英寸碳化硅衬底的量产，并在国内外市场上占据了重要地位。报告最后展望了碳化硅产业的未来发展方向，强调了持续技术创新的重要性。

中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员 欧欣

演讲主题：《异质集成XOI材料与器件技术》

报告摘要：

报告介绍了通过创新的三明治结构和界面调控技术，实现了材料A到材料B的高效界面结合，显著提升了功率器件、射频器件和光子器件的性能。研究围绕高速光子、功率电子和移动通讯射频器件三个方向展开，通过抑制界面的能量约束和调控，实现了关键性能的颠覆性提升。报告还介绍了离子刀技术，该技术能够突破晶格适配限制，实现高质量单晶薄膜的制备。此外，报告展示了多种材料如碳化硅、磷化铟、氟化钙等的任意组合，以及在实验室开发的复合衬底技术，解决了散热问题，提升了器件性能。最后，报告分享了将氧化镓单晶薄膜转移到不同衬底上的最新成果，展示了其在提升功率密度和降低热阻方面的潜力。

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

演讲主题：《超宽禁带氧化镓化合物薄膜设计与制备》

报告摘要：

本报告介绍了近年宽禁带半导体的兴起推动了新一代科技发展，而超宽带隙氧化镓半导体材料的快速发展在功率器件及日盲探测器领域中备受关注。该材料蕴含着巨大应用潜力，仍有巨大的未开放空间，尤其是与其它化合物的组合值得深入探索并研究。主要探讨了氧化镓化合物半导体的设计和外延薄膜制备，强调了通过添加不同元素形成三元素或四元素化合物，以探索其性能并结合氧化镓形成不同器件的潜力。研究工作偏重于理论和模拟，涉及结构性质、电子性质、极化问题以及电子散射机制。通过理论计算辅助实验，旨在降低实验成本并提高效率。实验部分使用了MOCVD技术进行氧化镓外延生长，并探索了离子注入技术。

进化半导体（深圳）有限公司董事长 许照原

演讲主题：《氧化镓材料产业化的困境与突破》

报告摘要：

报告分享了氧化镓材料在衬底和外延环节的产业化挑战及发展路径。展示了氧化镓使用熔体法制造，具有实现低成本、大批量、大尺寸供应的产业化潜力。公司采用独创工艺，有望将氧化镓衬底成本降至一千元人民币，与国际先进水平接轨。在掺杂技术方面，氧化镓已实现硅和硒的掺杂，为未来更高浓度掺杂提供了可能。外延生长技术方面，MBE和MOCVD为主要方式，HVP系统也取得了满意效果。加工技术方面，氧化镓表面平整度已达0.1纳米，接近国际领先水平。这些成果为氧化镓材料的产业化提供了坚实的技术基础。

Halo Industries, Inc., 副总经理/销售总监 Vinod Nair

演讲主题：《通过基于激光的加工和新的商业模式实现SiC 200mm的大批量生产》

报告摘要：

报告介绍了Halo的激光切片技术相较于传统金属线切割，能显著减少浪费、提高切片质量、提升良率，并降低成本。激光切割技术能够将每毫米产出的晶片数从1.6到1.7提升至2.1到2.3片，相比传统方法提升效率30%到50%，且良率达到95%。Halo还能通过先进的计量测量技术测量电阻率和缺陷，进一步提升良率。这些技术优势使得Halo在提供高质量SiC晶圆的同时，能够降低成本并提高生产效率，专注于提高产品上市速度和终端用户满意度，为碳化硅晶圆切片市场带来资产高效的行业结构。

3M中国有限公司技术经理 Gavin Lin