科技強(qiáng)國在路上丨從基礎(chǔ)到應(yīng)用 碳化硅晶體研制獲突破

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央視新聞客戶端

2023-01-22 18:49:52

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碳化硅晶體是一種性能優(yōu)異的半導(dǎo)體材料，在信息、交通、能源、航空、航天等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。春節(jié)期間，中科院物理研究所科研團(tuán)隊們正在探索用一種新的方法生長碳化硅晶體，研制情況如何？

在物理研究所的先進(jìn)材料與結(jié)構(gòu)分析實驗室，陳小龍和同事們正在對剛剛生長出來的碳化硅晶體進(jìn)行分析研究。與傳統(tǒng)的氣相法不同，這個4英寸的碳化硅晶體采用的是最新的液相法生長而成。

中科院物理研究所研究員 陳小龍：它的優(yōu)點就是生長溫度是比較低的，比如說在1700~1800攝氏度左右，那么生長出來的晶體沒有微管這種大的缺陷，位錯密度也相對比較低一些。最重要的一個好處就是它生長出來的晶體良率比較高，就相當(dāng)于變相地降低了每一片的成本。

相比同類硅基器件而言，碳化硅器件具有耐高溫、耐高壓、高頻特性好、體積小和重量輕等優(yōu)點，在電動汽車、光伏、軌道交通、5G通信等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。多年來，陳小龍帶領(lǐng)團(tuán)隊立足自主研發(fā)，從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用研究，突破了生長設(shè)備、高質(zhì)量碳化硅晶體生長和加工等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了整套技術(shù)路線的自主可控。通過多年不懈攻關(guān)，科研團(tuán)隊通過氣相法將碳化硅晶體直徑從小于10毫米不斷增大到2英寸、4英寸、6英寸和8英寸。

中國科學(xué)院物理研究所研究員 陳小龍：在2022年上半年，我們實驗室取得了8英寸碳化硅生長的突破，但是質(zhì)量還是不夠高，還不能滿足器件對它的需求。從6寸把它發(fā)展到8寸，這樣在襯底上做出來的器件，就可以降低單個器件的襯底所占的成本，這是一個國際上發(fā)展的趨勢。

深耕碳化硅晶體生長，陳小龍團(tuán)隊取得的成果帶動國內(nèi)20多家外延、器件和模塊相關(guān)企業(yè)的成立和發(fā)展，形成碳化硅完整產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)了我國寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的自主可控。從事碳化硅晶片研發(fā)生產(chǎn)的北京天科合達(dá)，就源于物理研究所先進(jìn)材料與結(jié)構(gòu)分析實驗室的關(guān)鍵核心技術(shù)轉(zhuǎn)化，目前已發(fā)展為國內(nèi)最大、國際第四的導(dǎo)電碳化硅襯底供應(yīng)商。春節(jié)期間，車間高溫爐子里正在生長的，就是已經(jīng)實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的6英寸碳化硅晶體。

北京天科合達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司總經(jīng)理 楊建：我們也接到了國內(nèi)外6英寸大量的訂單和8英寸的小批量的訂單，這也是需要我們?nèi)ネ瓿傻墓ぷ鳌?英寸的質(zhì)量不能比6英寸的質(zhì)量低，這也是客戶給我們提出來的一個明確的要求，所有的生產(chǎn)設(shè)備需要7×24小時開著，我們春節(jié)期間也不會停工和停產(chǎn)，一直會在工作。

目前，北京天科合達(dá)已向國內(nèi)80多家企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)批量供應(yīng)晶片，并大量出口至歐美和日本等20多個國家和地區(qū)。瞄準(zhǔn)8英寸碳化硅下游市場，公司已投入大量研發(fā)經(jīng)費，力爭在2023年實現(xiàn)8英寸碳化硅晶片小批量生產(chǎn)和供應(yīng)。

北京天科合達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司總經(jīng)理 楊建：在新的一年里，我們會繼續(xù)加大我們的研發(fā)投入，希望能夠在今年8英寸能夠?qū)崿F(xiàn)批量化生產(chǎn)。

中國科學(xué)院物理研究所研究員 陳小龍：2023年希望我和我的團(tuán)隊把碳化硅的晶體缺陷做得更低，在質(zhì)量上有進(jìn)一步的突破。

中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會副會長 中科星圖總裁 邵宗有：新的一年，希望我們的數(shù)字地球能夠更多服務(wù)于老百姓的生產(chǎn)和生活。

中科院院士 中科院空天信息創(chuàng)新研究院院長 吳一戎：我們希望有更高分辨率、更高精度的對地觀測系統(tǒng)上天，服務(wù)于國家的發(fā)展。

（總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉 韓文旸）

關(guān)鍵詞： 物理研究所 生長出來 結(jié)構(gòu)分析