中國粉體網(wǎng)訊 物理氣相輸運法（PVT）是產(chǎn)業(yè)化應用中最為常見的SiC單晶生長方法，但這一方法在生長p型4H-SiC和立方SiC（3C-SiC）單晶方面存在顯著難度。PVT法的局限性使得在特定應用下，如高頻、高壓、大功率IGBT器件和高可靠性、長壽命MOSFET器件的制備中，SiC材料的性能難以滿足市場需求。
在此背景下，液相法作為一種新興的SiC單晶生長技術，顯現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢，正逐漸成為突破困局的關鍵力量，并加速邁向產(chǎn)業(yè)化。
技術優(yōu)勢：液相法的破局之道
液相法碳化硅長晶基本原理是碳（溶質）被溶解在硅和助溶劑組成的高溫液體（溶劑）中，碳（溶質）因過飽和而在碳化硅籽晶處析出，同時因晶格庫倫場的作用攜帶出硅原子，實現(xiàn)SiC晶體的生長。其顯著優(yōu)勢直擊PVT法的痛點：
1）更優(yōu)質的晶體質量。生長溫度低而結晶質量高，生長速度快而容易長厚，近熱力學平衡的生長環(huán)境大幅降低了微管、位錯等致命缺陷密度；
2）擴徑潛力大。溶液環(huán)境更易實現(xiàn)均勻的溫度和濃度分布，為生長更大直徑（8英寸及以上）的SiC單晶提供了更可控的路徑；
3）理論成本下降。低溫溶液生長法由于生長過程具有更好的可控性和穩(wěn)定性，提高了良率，理論上可以有效降低襯底晶片成本超過30%。
（a）液相法生長SiC晶體示意圖；(b)液相法生長的SiC晶體
全球研發(fā)態(tài)勢：群雄逐鹿
近年來，日美等高校與公司均開展了大量SiC晶體液相法生長的研究：
日本的豐田中央研究所是液相法SiC研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的全球領導者，其技術成熟度最高，已成功穩(wěn)定生長出高質量6英寸晶體，并積極推動8英寸研發(fā)和量產(chǎn)計劃（目標2025年左右）。此外，名古屋大學、東京大學和產(chǎn)綜研等科研院所也在基礎研究方面持續(xù)投入。
歐美方面的美國（如北卡州立大學、II-VI公司等）和歐洲（如法國圣戈班晶體、德國弗勞恩霍夫研究所等）同樣投入力量，在新型溶劑開發(fā)、生長模擬、摻雜控制等方面開展研究。
中國的中科院物理所、山東大學、上海硅酸鹽所、浙江大學等機構在基礎研究方面取得重要突破，部分企業(yè)（如天岳先進、爍科晶體、晶格領域、常州臻晶等）也積極布局。中國在溶液組分優(yōu)化、生長動力學控制、缺陷抑制等方面成果頻出，正努力縮小工程化差距。
產(chǎn)業(yè)化進程：機遇與挑戰(zhàn)并行
盡管優(yōu)勢明顯，但液相法在產(chǎn)業(yè)化進程中仍面臨一定的技術挑戰(zhàn)。
工藝穩(wěn)定性與良率提升：由于生長溫度高，測試難度大，在液相法生長碳化硅單晶的過程中，對高溫溶液的凝固點、表面張力、黏度等熱力學參數(shù)還未明確。因此未來研究掌握這些參數(shù)以及控制這些參數(shù)的方式是液相法制備SiC進一步發(fā)展的重要方向。
溶劑殘留與晶體純度：液相法生長的晶體中可能引入溶劑金屬雜質（如Cr, Fe），必須開發(fā)高效的后處理工藝將其降至器件可接受水平，確保電學性能。
設備“缺位”：在此之前，液相法在國內外關注度不高，相關設備及所需輔助用品均少有專門的企業(yè)涉及，出現(xiàn)設備與工藝不匹配等情況。
2025年8月21日，中國粉體網(wǎng)將在蘇州舉辦第三代半導體SiC晶體生長及晶圓加工技術研討會。屆時，來自常州臻晶半導體有限公司總經(jīng)理陸敏將帶來《液相法碳化硅晶體生長態(tài)勢及產(chǎn)業(yè)化》的報告，報告中將介紹液相法技術進展，包括摻雜調控、缺陷控制、晶體長厚等，并分享臻晶半導體在液相法單晶爐及其碳化硅長晶工藝技術等研究最新成果，同時探討液相法產(chǎn)業(yè)化關鍵問題及對策，并展望液相法未來發(fā)展前景。
報告老師介紹
陸敏博士，《化合物半導體》主編，常州臻晶半導體有限公司董事長/總經(jīng)理。曾在北京大學寬禁帶半導體研究中心、中科院蘇州納米所、國網(wǎng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院、北京天科合達半導體股份有限公司和中關村天合寬禁帶半導體技術創(chuàng)新聯(lián)盟工作多年，長期從事寬禁帶半導體材料的生長、器件研制；工藝線和項目管理工作，對寬禁帶半導體材料的生長、器件制備技術及半導體技術標準化有豐富的經(jīng)驗。近年來承擔或參與了多項國家發(fā)改委、工信部、科技部重點研究計劃、863、973和國家自然科學基金等科技及產(chǎn)業(yè)化項目。在國內外學術期刊上共發(fā)表論文40余篇，申請國內發(fā)明專利50項，授權40項，起草并發(fā)布國家標準5項，團體標準10項，國際標準2項。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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