成本低质量还高，国产厂商新突破带来SiC成本拐点？

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）今年以来国内的SiC产业进展神速，除了上游厂商陆续放出8英寸衬底的进展之外，还有多家衬底厂商与海外半导体巨头签下供应协议。上个月，国内SiC衬底龙头天岳先进展示了一种新的SiC晶体制备技术。
 
成本低质量还高，液相法会是未来SiC降本的核心？
 
目前SiC单晶制备主流都是通过物理气相传输PVT法生长，核心的步骤包括将SiC粉料进行高温加热，加热后SiC粉料升华成气体，气体移动到籽晶表面缓慢生长成晶体。
 
但问题也显而易见，PVT法生长SiC单晶的速度太慢了，因为是利用固体升华在籽晶表面生长材料，一般生长出20mm厚的晶体需要7天时间。
 
这也是过去SiC衬底价格居高不下的主要原因，实际上目前行业中8英寸的SiC晶体也是通过多次扩径生长制备的。
 
近年来SiC产业随着新能源市场的需求而进入爆发增长期，SiC降本增效的需求更加急切，特别是PVT技术由于原理上难以实现降本以及快速大量制备SiC晶体，所以业界也开始将目光重新投向液相法。
 
为什么是“重新投向”？因为液相法用于制备SiC的研究，在20世纪60年代要相比PVT法更受欢迎，不过由于PVT法在70年代后取得突破，从而逐渐成为主流的技术。
 
而如今因为PVT技术在大尺寸SiC晶体以及降低制造成本的问题上遭遇瓶颈，液相法又成为业界正在攻克的方向，可谓风水轮流转。
 
天岳先进这次展示的正是液相法制备SiC技术，天岳先进表示，近期公司采用液相法制备出了低缺陷的8英寸晶体，通过热场、溶液设计和工艺创新突破了碳化硅单晶高质量生长界面控制和缺陷控制难题，在业界属于首创。
 
作为SiC产业最核心的环节之一，衬底制备拥有极高的技术门槛和生产周期，如果液相法能够在SiC衬底制备环节成功推广，那么将会在SiC晶体尺寸、厚度、品质等这几个方面能够保持相同甚至更高水平的同时，大大提高产能。
 
还有这些问题有待突破
 
尽管目前国内外都有不少厂商以及团队在研究液相法制备SiC，但都未正式实现相关技术的产业化，其中的原因是液相法还存在不少的技术问题。
 
根据人工晶体学报的资料，液相法制备SiC目前主要面临四个方面的问题。首先是需要平衡生长速率和结晶质量，如果生长速率太大，会容易出现多种严重影响结晶质量的缺陷，严重时可能引起晶体开裂。
 
目前液相法的工艺中会以高纯石墨坩埚作为容器的同时，还作为SiC晶体生长中C元素的来源，而随着晶体的生长，坩埚内壁也会不断被腐蚀，从而可能影响晶体生长的环境。因此如何建立持续稳定的晶体生长条件就非常关键。
 

由于生长温度高，测试难度大，在液相法生长SiC单晶的过程中，对高温溶液的凝固点、表面张力、黏度等热力学参数还未明确。因此未来研究以及掌握这些参数以及控制这些参数的方式是液相法制备SiC进一步发展的重要方向。

 
最后，是如果实现精细化的动态调控。这需要更加精准的监测技术以及控制技术，在了解各种参数对晶体生长的影响后，通过控制各项参数来提高晶体质量以及量产一致性。
 
小结：
 
除了天岳先进，国内的常州臻晶也是专门开发SiC液相法晶体的公司，目前该公司采用液相法生长的P型衬底，良率从50%提高到75%，长晶销量提升2-5倍。常州臻晶目前的产品同样处于研发阶段，布局了6-8英寸的SiC衬底产品，预计6英寸产品将在今年下半年向客户送样，明年9月实现产业化。
 
在液相法接近产业化的同时，SiC的降本节奏或许也将迎来新的拐点。