Sic产业3

碳化硅外延片是指在原始碳化硅衬底上生长一层具有一定要求且晶相与衬底相同的单晶薄膜 (外延层) 的碳化硅晶片。外延生长主要采用CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积) 设备或MBE (分子束外延，分子束外延) 设备。由于碳化硅器件是直接在外延层中制造的，因此外延层的质量直接影响器件的性能和成品率。随着器件所要求的耐压性能的不断提高，相应的外延层厚度越来越厚，控制难度也越来越高。通常，当电压约为600V时，所需的外延层厚度约为6微米; 当电压在1200V至1700V之间时，所需的外延层厚度达到10-15微米。如果电压达到大于10,000伏，则可能需要大于100微米的外延层厚度。随着外延层厚度的增加，厚度和电阻率均匀性以及缺陷密度的控制变得更加困难。

SiC器件:600 ~ 1700V SiC SBD和MOSFET已经在世界范围内实现了工业化。主流产品的耐压等级在1200V以下，TO封装为主。在价格方面，SiC产品的国际价格是相应Si产品的5至6倍，并且以每年10% 的速度下降。随着上游材料和器件的扩张，未来2至3年市场供应将增加，价格将进一步下降。当价格有望达到相应Si产品的2至3倍时，系统成本降低和性能提升带来的优势将推动SiC逐步占据Si器件的市场空间。

成都超迈传统封装以硅为基础，三代半导体材料都有新的设计。如果将传统的硅基封装结构用于宽禁带半导体功率器件，将会在频率、散热、可靠性等方面带来新的问题和挑战。SiC功率器件对寄生电容和寄生电感更加敏感。与Si器件相比，SiC功率芯片具有更快的开关速度，这会给驱动电压的波形带来过冲和休克，导致开关损耗增加，严重时甚至会导致功率器件的错误开关。此外，SiC功率器件的工作温度更高，对散热的要求也更高。

宽禁带半导体功率封装领域。传统的基于Si的功率模块封装不再适用。针对传统硅基功率模块封装存在寄生参数高、散热效率差等问题，SiC功率模块封装在结构上采用无引线互连 (无线互连) 和双面散热 (双面冷却) 技术，并选用导热性较好的基板材料，并尝试在模块结构中集成去耦电容器、温度/电流传感器和驱动电路，已经开发了许多不同的模块封装技术。而且，SiC器件的制造存在较高的技术壁垒，生产成本非常高。

成都超迈，通过CVD在碳化硅基板上层叠外延膜，经过清洗、氧化、光刻、蚀刻、光致抗蚀剂去除、离子注入、氮化硅的化学气相沉积、研磨、溅射等工序，在SiC单晶基板上形成元件结构，从而得到碳化硅器件。和后处理。SiC功率器件主要包括SiC二极管、SiC晶体管和SiC功率模块。由于上游材料的缓慢生产和低产量，碳化硅器件具有高制造成本。

1) 有必要开发与碳化硅材料特性一致的特定工艺。例如，SiC具有使传统的热扩散无效的高熔点。需要离子注入掺杂方法，并且精确控制诸如温度、加热速率、持续时间、气体流速等参数。SiC对化学溶剂呈惰性，应采用干法刻蚀等方法，并对掩膜材料、混合气体、侧壁坡度控制、刻蚀速率、侧壁粗糙度等进行优化开发；

2) 在碳化硅晶片上制造金属电极要求接触电阻小于10- 5 Ω 2，满足要求的电极材料Ni和Al在100 ℃ 以上热稳定性差，但热稳定性好的Al/Ni/W/Au复合电极材料的接触比电阻为10- 3 Ω 2；

3)SiC切削磨损高，SiC硬度仅次于金刚石，对切削、研磨、抛光等技术提出了更高的要求。

，沟槽型碳化硅功率器件的制造难度较大。根据器件结构的不同，碳化硅功率器件主要可分为平面器件和沟槽器件。平面碳化硅功率器件单元一致性好，制作工艺简单，但易产生JFET效应，具有较高的寄生电容和导通电阻。与平面器件相比，沟槽碳化硅功率器件具有更低的单元一致性和更复杂的制造工艺。但沟槽结构有利于提高器件单元密度，不易产生JFET效应，有利于解决沟道迁移率低的问题，具有导通电阻低、寄生电容小、开关能耗低等优异性能，具有显著的成本和性能优势，并已成为碳化硅功率器件发展的主流方向。根据Rohm的官方网站，ROHM Gen3结构 (Gen1沟槽结构) 仅是Gen2(Plannar2) 芯片面积的75%，在相同的芯片尺寸下，ROHM Gen3结构的导通电阻降低了50% %。

最后，我们将重点分析碳化硅产业链中衬底技术壁垒的分解。

成都超迈碳化硅衬底生产工艺与硅基衬底相似，但难度较大。

碳化硅衬底一般包括原料合成、晶体生长、铸锭加工、晶棒切割、晶圆研磨、抛光、清洗等环节。