第三代半导体材料最重要的包含碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、金刚石,目前已实现商业化应用的主要为碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)两类,具体用途如下:
碳化硅(英语:silicon carbide),化学式SiC,俗称金刚砂,宝石名称钻髓,为硅与碳相键结而成的陶瓷状化合物,碳化硅在大自然以莫桑石这种稀罕的矿物的形式存在。
被誉为功率半导体皇冠上的明珠,因其优异的材料特性,能够完全满足功率电子技术对高温、高功率、高压、高频及抗辐射等恶劣工作条件的新要求,是半导体材料领域最有前景的材料之一。
其中,关于Sic单晶体制造,现在多数SiC单晶是在以Lely法为基础的方法上获得的,其基本过程是在石墨坩塌中心内放置多孔石墨环,在两者间隙中放入Sic粉料。加热时埔锅外层温度高,中心温度低,夹层中的碳化硅升华分解,集散到低温的堆据中心,凝结称为碳化硅单晶体。
关于Si衬底的外延方法,即使用化学气相沉积,获得SiC单晶体沉底或掺杂后的半导体结构。
从产业链主要参与企业来看,从事碳化硅衬底片的国内厂商主要有天岳先进、三安光电、天科合达、河北网光等;从事碳化硅外延生长的厂商主要有瀚天天成和普兴电子等;从事碳化硅功率器件的厂商较多,包括派恩杰、基本半导体、长飞先进、三安光电、长电科技等。
通常情况下,晶圆尺寸越大,其单片面积就越大、边缘浪费更小,单位时间内产出的衬底、外延更多,芯片的产能也就越大、单颗芯片成本也越低。目前,国内SiC市场仍以6英寸为主,但往8英寸升级慢慢的变成了共识,2022年,国内多家企业宣布在8英寸上取得突破:
在电动汽车等应用拉动下,国内SiC产能快速地增长。2022年,SiC衬底产能达到94万片/年(折合6英寸),相较于2021年增加30.6%;外延产能达到84万片/年(折合6英寸),相较于2021年增加58.5%;芯片/器件产能达到96万片/年,相较于2021年增加62.7%。结合部分企业2023年年报情况,初步统计2023年SiC衬底、外延和芯片/器件产能分别为113万片/年、118万片/年和144万片/年。
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