半导体产业网获悉：科友半导体8英寸碳化硅（SiC）中试线在2023年4月正式贯通后，基于设备、原料、热场、工艺等方面的长期技术积累，以及同时拥有感应加热和电阻加热两种长晶炉的独家优势，加快生产研发迭代。2023年7月，科友在8英寸晶体质量、厚度和良率上取得新的重要进展，朝着8英寸SiC衬底量产迈出了关键一步。
1.电阻加热理念的自身优势，利于获得近平微凸的低应力晶体、出片率高
随着单晶尺寸的扩大，晶体径向温度条件和轴向温度条件的控制难度成倍增加，不同生长区域的气相组分传质控制愈发困难，通常感应加热长晶炉使用坩埚作为加热器，大尺寸热场径向温梯大的问题尤为明显。科友半导体电阻加热式长晶炉，加热器自身作为加热源，且加热器与坩埚独立设置，获得了较小且均匀的径向温梯，满足了大尺寸8英寸晶体的生长条件。同时热场具有大的长径比，可以方便调节加热器和坩埚间距，进而精准调控轴向温梯。科友电阻长晶炉所制备的晶体呈现为平微凸的形貌，具有晶体应力低和缺陷密度低的特点，有效降低了开裂风险、提高长晶和加工良率，长晶良率稳步提升到55%以上。由于晶体凸度小，在相同晶体厚度情况下，显著提高了原料利用率和晶体出片数量。
2.电阻炉重复性好，温区分段调控、晶体头尾的一致性高
对于大尺寸晶体制备，长晶重复性和长晶质量的一致性是关键。电阻炉是PVT法大尺寸SiC单晶制备的技术方向，科友半导体采用自研的高性能电阻加热式长晶炉，通过工艺参数融合反馈实现全自动精准控制，大幅提高了晶体生长的重复性和稳定性。通过设计分段加热系统和多温区控制，实现原料利用率的提升以及晶体生长过程中碳硅比的调节，克服了大尺寸碳化硅单晶生长后期碳硅比例失衡，带来的晶片头尾一致性差的问题，最大程度保持气相物质传质的稳定性，消除晶体生长在不同阶段的质量差异，更利于制备出衬底质量一致性好的大尺寸单晶。
3. 采用特殊腔体设计，提高生长驱动力、获得大厚度晶体
8英寸SiC单晶制备面临厚度偏薄、出片数少的难题，极大限制了技术研发和规模量产，特别是目前8英寸单晶制备良率与6英寸相比仍存在较大差距的情况下。科友半导体对电阻长晶炉进行持续的优化升级，在保障适宜的径向生长条件的情况下，从设备热场及腔体等方面提高晶体生长的过冷度和驱动力，显著提高了晶体生长速率，更适合大厚度晶体的生长，解决了大尺寸SiC晶体厚度提升难的问题。在中试线建成后的3个月内，科友半导体成功获得厚度超过20mm的低缺陷密度的8英寸SiC单晶。
4. 创新应用新材料、新结构，获得零微管、低缺陷单晶
科友半导体掌握了一系列自研工艺技术，包括原料提纯、原料回收再利用、低应力热场设计、难熔金属碳化钽蒸镀、籽晶镀膜及压接生长、高速率晶体生长、退火工艺、籽晶制备等，为8英寸晶体制备奠定了重要基础。通过引入添加剂材料、设计新型腔室结构，对碳包裹物起到吸附作用，并起到优化温度场、气相物质浓度场条件的作用，实现了非均匀温场和气相物质浓度场下大尺寸晶体生长的调控，有效抑制了大尺寸晶体自发成核、台阶聚集等现象，实现100% 4H晶型、无碳包裹物等宏观缺陷、0微管、低缺陷密度的高质量单晶制备，质量参数达到6英寸产品级水平。
项目介绍
哈尔滨科友半导体产业装备与技术研究院有限公司成立于2018年5月，企业坐落于哈尔滨市新区，是一家专注于第三代半导体装备研发、衬底制作、器件设计、科研成果转化的国家级高新技术企业，研发覆盖半导体装备研制、长晶工艺、衬底加工等多个领域，已形成自主知识产权，实现先进技术自主可控。科友半导体在哈尔滨新区打造产、学、研一体化的第三代半导体产学研聚集区，实现碳化硅材料端从原材料提纯-装备制造-晶体生长-衬底加工-外延晶圆的材料端全产业链闭合，致力成为第三代半导体关键材料和高端装备主要供应商。
