相比传统6英寸碳化硅晶圆,12英寸单片产出芯片数量可达其4.4倍,是碳化硅降本、实现多元化商用的潜力技术方向。因此,当8英寸碳化硅还在爬坡,国产厂商已经向着12英寸、14英寸超大尺寸晶圆发起集中冲击。
近期,瀚天天成、山西天成、立晶芯科及浙江大学团队陆续披露12吋、14吋碳化硅最新技术成果,覆盖外延、单晶衬底、AI辅助长晶、多晶碳化硅等多条路线,部分企业已经实现小批量订单的突破。
01瀚天天成:披露12英寸碳化硅外延最新参数
9月28日,瀚天天成在“ICSCRM 2026”进行了题为《300mm n型4H-SiC晶圆外延生长》专题报告,分享最新12英寸碳化硅外延技术成果。
2025年12月,瀚天天成对外宣布实现12英寸碳化硅外延片技术突破。当时,瀚天天成披露的产品参数为:外延层厚度不均匀性控制在3%以内,掺杂浓度不均匀性≤8%,2mm×2mm芯片良率大于96%,可充分满足下游功率器件领域的高可靠性应用需求。
在ICSCRM报告中,瀚天天成披露了最新技术进展——他们优化了12英寸SiC外延片,外延性能达到8英寸水平,已建立起完整的12英寸碳化硅外延及检测能力。
在关键产品数据方面,其12英寸SiC外延片的厚度不均匀性由7.68%大幅度改善至1.72%,掺杂不均匀性由14.62%大幅度改善至2.15%。
在今年半年报中,瀚天天成表示,其12英寸SiC外延片已实现小批量订单突破。
02山西天成:14吋碳化硅助力28年产值突破8亿元
10月4日,黄河电视台报道了山西天成半导体的14英寸碳化硅衬底技术进展。
据山西天成半导体材料有限公司科技副总仝晓刚介绍,这款14英寸的碳化硅单晶材料,它的有效厚度达到了30mm,山西天成在这个关键技术上达到了国际的领先水平。
根据此前报道,今年3月份,天成半导体正式对外宣布,实现了14英寸碳化硅单晶技术突破。据仝晓刚透露,“目前,我们的设备90%的零部件已经国产化,彻底解决了国外在设备上的‘卡脖子’问题。”
在产能建设方面,山西天成半导体一期产线配备了60台自主研发的晶体生长炉,目前正在建设二期项目。仝晓刚在受访中透露,“我们的二期项目,主要是打造半导体装备材料的一个国家龙头性的产业园区。预计2028年达产,预计年产值在8亿元左右。”
03立晶芯科:AI辅助12吋碳化硅长晶设备点火成功
9月中旬,咸阳高新区报道了立晶芯科的12英寸碳化硅技术进展和布局。
据介绍,立晶芯科最近不仅实现了液相法碳化硅晶锭出炉,其12英寸碳化硅单晶AI辅助生长设备也成功点火。
据“行家说三代半”此前报道,立晶芯科是陕西立创晶源半导体的子公司,后者是由西安交通大学能源与动力工程学院刘立军教授团队通过科技成果赋权转化与团队核心成员共同投资成立。
刘立军教授在接受采访时表示,立晶芯科目前具备3种碳化硅长晶技术。包括PVT法和液相法。2025年 1 月,立晶芯科基于PVT法产出首个8英寸碳化硅单晶锭;2025年6月产出第一个液相法的碳化硅晶锭。
在12英寸技术方面,据刘立军教授介绍,他们将气相法技术与人工智能、数值模拟工具相结合,已经将该技术导入12英寸碳化硅长晶炉,并在今年4月开发出了与人工智能相关的控制软件。
他进一步表示,今年8月,他们已经研发出12吋碳化硅的AI辅助长晶系统和装备,目前正在调试,下一步将致力于长出12英寸碳化硅单晶,预计未来2个月可以生长出高质量的碳化硅单晶。
对于12英寸的未来规划,刘立军透露,他们明年计划开始送中试样品,后年计划正式量产。
04浙江大学:成功制备14英寸多晶碳化硅
最近,《人工晶体学报》刊发了浙江大学团队的14英寸碳化硅技术成果。
论文显示,浙江大学材料科学与工程学院、硅及先进半导体材料全国重点实验室、浙江大学杭州国际科创中心先进半导体研究院,联合河南中宜创芯发展有限公司、河南省碳化硅功能材料产业研究院等团队,采用物理气相传输(PVT)法,成功制备出直径约360mm(约14英寸)的多晶碳化硅晶锭,为超大尺寸多晶碳化硅生长提供了新的技术路径。
针对超大尺寸碳化硅生长中热场均匀性与界面热匹配困难、易产生宏观裂纹和微观孔洞等问题,浙江大学团队在PVT生长过程中构建了特定的轴向/径向温度梯度,并采用快速升温、缓慢升温、恒温生长、匀速降温和压强恢复五阶段工艺。恒温生长阶段,石墨坩埚顶部和底部温度分别稳定在2180和2280 ℃,径向温差控制在30 ℃以内,从而有效抑制热应力集中,避免晶体开裂。
最终性能表征显示,该团队所制备的多晶碳化硅晶锭表面光洁、无宏观裂纹,晶粒分布均匀,平均晶粒面积约0.9 mm²,拉曼光谱证实为高结晶度纯相4H-SiC。其室温热导率平均值约323.8 W/(m·K),标准偏差仅±15 W/(m·K),均匀性偏差约4.6%;载流子浓度量级约10¹⁷ cm⁻³,电阻率从中心到边缘在3.52~1.28 Ω·cm之间变化,弹性模量在287~311GPa之间,表现出良好的结构完整性和导热均匀性。
该研究验证了PVT法制备直径约360mm多晶碳化硅的可行性。相比单晶碳化硅,多晶碳化硅无需昂贵籽晶、粉料利用率更高、热场要求相对不苛刻,并具备电阻率大范围调控潜力,有望在半导体部件等领域实现高性价比应用,也为后续针对不同电阻率需求开展定制化制备提供了研究基础。
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