芯耀
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近日，SiC键合衬底领域迎来新突破，2家企业相继公布其新进展：
青禾晶元：成功研发出大尺寸4H/3C-SiC单晶复合衬底，电阻率降至0.39 mΩ•cm；
住友金属：键合碳化硅衬底已被用于开发MOSFET器件，8英寸产线预计2025年末投产。
据“行家说Research”调研发现，目前国内外已经有多家厂商在SiC键合衬底方面取得了技术突破，主要代表有青禾晶元、住友金属子公司Sicoxs、Soitec等，且这三家企业都在积极推进8英寸产品量产，随着工艺成熟，键合衬底或将迎来更大发展窗口。
青禾晶元：研发大尺寸4H/3C-SiC单晶复合衬底
12月19日，据“青禾晶元”官微透露，与中国科学院微电子研究所、香港大学、武汉大学、中国科学院物理研究所等合作团队联合攻关，成功研发出大尺寸4H/3C-SiC单晶复合衬底，突破低压（<600V）4H-SiC器件比导通电阻极限性能。
文章介绍，传统高质量4H-SiC衬底电阻率高达15-20mΩ•cm，其衬底电阻占低电压器件比导通电阻的50%以上，严重限制了器件电流能力与能效提升。然而，立方相 3C-SiC具备超高掺杂能力（掺杂浓度可达10²⁰ cm⁻³），电阻率可低至0.5mΩ•cm以下，为低导通电阻器件提供了新思路。
图：3C-SiC、4H/3C-SiC和4H-SiC衬底电阻率比对图
基于此，该研究团队创新性地提出“高质量4H-SiC薄膜+低阻3C-SiC衬底”的异质集成方案，既保留4H-SiC的高结晶质量与高击穿场强优势，又充分发挥3C-SiC的低电阻特性，成功打破了这一长期制约器件发展的“两难困境”。异质集成材料衬底电阻率降至0.39mΩ•cm，较传统4H-SiC衬底降低45倍，为低压SiC功率器件的性能跃升提供了新质解决方案。
基于该复合衬底，研究团队成功制备了200V肖特基势垒二极管。测试结果显示，器件比导通电阻低至国际同类最优水平0.50 mΩ·cm²，较传统4H-SiC衬底器件降低 47%；浪涌电流耐受能力达到312A，展现出优异的电热鲁棒性。
图：4H/3C - SiC肖特基势垒二极管及横截面示意图
从比导通电阻与击穿电压的对比图来看，4H/3C-SiC工程化衬底上器件性能优于4H-SiC衬底上器件极限性能，在击穿电压为100V至600V的范围内，工程化衬底可使比导通电阻降低3 - 6倍。
图：常规4H-SiC衬底和4H/3C-SiC工程衬底上SBD的性能对比
住友金属：键合SiC衬底获采用
12月22日，住友金属矿业株式会社宣布，他们的键合SiC衬底 “SiCkrest®” 已被新电元工业株式会社用于开发MOSFET器件。
文章介绍，住友金属的“SiCkrest®”衬底采用专有键合技术，通过在低电阻多晶碳化硅支撑衬底上键合薄层高品质单晶碳化硅层，单块单晶衬底可用于制造50片以上键合衬底，其厚度不足1微米，既保留了单晶碳化硅的优异特性，又实现了整体低电阻，同时抑制了电流导通过程中的性能退化。
新电元工业株式会社新开发的SiC MOSFET目前已提供样品，其借助“SiCkrest®” 衬底的低导通电阻特性，并结合专有器件设计，即便在高温环境下也能降低功率损耗。因此，该器件非常适用于对大电流、高电压性能有要求的汽车应用场景。据“行家说三代半”此前报道，住友金属的SiC键合衬底业务由旗下子公司Sicoxs负责，并且已完成6英寸产品量产以及8英寸产线布局，月产能将超过1万片/月：
2017年10月：住友金属矿业株式会社收购Sicoxs 51%的股权，后者成立于2012年，一直专注开发“SiCkrest”键合衬底技术；
2021年11月：Sicoxs计划把键合SiC衬底进行商业化，目标产能是12万片/年，据称可将SiC衬底成本降低50%；
2022年7月：住友金属宣布子公司Sicoxs将开建新的8吋SiC研发生产线，预计2024年3月完工；
2024年9月：住友金属发布公告称，Sicoxs将在大口工厂（位于鹿儿岛县伊佐市）建立8英寸 “SiCkrest®” 衬底量产线。此外，6英寸 “SiCkrest®” 衬底已启动销售，2022年投资建设的8英寸研发线已出货样品。此次投建8英寸量产线后，预计到2025年下半年， “SiCkrest®” 衬底的产能将突破1万片/月（折合6英寸计算）；
2025年1月：住友金属发布公告称，他们将对全资子公司Sicoxs株式会社实施吸收合并，以实现SiC键合衬底业务的快速启动与业务强化，其中Sicoxs负责SiC键合衬底的研发、生产与销售，住友金属则负责键合衬底原料 ——SiC 单晶及多晶的研发与生产。
