大尺寸超高純立方碳化硅是高性能半導體材料 我國正在逐步突破技術(shù)瓶頸

　　大尺寸超高純立方碳化硅，是半導體材料，是一種直徑、純度達到一定標準的立方相碳化硅材料。

 

　　立方碳化硅（β-SiC/3C-SiC），立方晶系，晶體結(jié)構(gòu)及性能與金剛石相似，具有硬度高、化學穩(wěn)定性好、耐高溫、耐輻射、熱導率高、熱膨脹系數(shù)低、能帶間隙寬、電子遷移率高、電子漂移速度快、擊穿場強高、導電性好等特點，可以廣泛應用在特種材料、精密加工、電子信息、軍工國防、航空航天等領(lǐng)域。現(xiàn)階段，我國立方碳化硅研制能力已經(jīng)達到國際先進水平，代表性企業(yè)主要是西安博爾新材料有限責任公司。

 

　　根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2025-2030年中國大尺寸超高純立方碳化硅行業(yè)市場深度調(diào)研及發(fā)展前景預測報告》顯示，利用立方碳化硅作為半導體材料來制備晶體管等半導體器件，與常見的4H碳化硅器件相比，可靠性大幅提高。立方碳化硅晶體管制備需要采用大尺寸超高純立方碳化硅作為襯底。與微粉高純度立方碳化硅相比，大尺寸超高純立方碳化硅在生長過程中易發(fā)生相變，難以獲得單一晶型晶體，制備難度大。

 

　　大尺寸超高純立方碳化硅制造的半導體器件，可以應用在電子、通信、光伏、新能源汽車、航天、軍工等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)中，其導電性、耐高溫性、導熱性、抗熱震性等性能明顯優(yōu)于其他材料，因此開發(fā)與應用必要性突出。

 

　　2024年8月，我國工信部關(guān)于發(fā)布國家重點研發(fā)計劃“高性能制造技術(shù)與重大裝備”等16個重點專項2024年度項目申報指南的通知中，在高端功能與智能材料-特種及前沿功能材料方面，提出面向先進半導體制程對超高純、耐腐蝕、耐高溫SiC零部件的迫切需求，研發(fā)大尺寸超高純超厚SiC材料的CVD快速穩(wěn)定制備技術(shù)。

 

　　我國工信部國家重點研發(fā)計劃中對大尺寸超高純立方碳化硅的指標要求是，SiC材料晶體結(jié)構(gòu)為立方相，純度≥99.9999%，密度3.20-3.21g/cm3，直徑≥450mm，厚度≥20mm，硬度2900-3300kg/mm2。

 

　　新思界行業(yè)分析人士表示，我國大尺寸超高純立方碳化硅研發(fā)技術(shù)瓶頸正在逐步突破。2024年1月，中國科學院物理研究所團隊利用高溫液相法，實現(xiàn)了相同過飽和度條件下3C-SiC的Gibbs自由能更低的要求，抑制了生長過程中的相變，在國際上首次生長出了直徑2-4英寸、厚度4-10mm、單一晶型的3C-SiC單晶。2024年11月，北京晶格領(lǐng)域半導體有限公司公開一項名為“一種快速生長大尺寸高質(zhì)量立方碳化硅單晶的裝置及方法”的專利。

 

關(guān)鍵字： 立方碳化硅