SiC工艺特点核心装备发展现状及趋势

  近日，在第八届国际第三代（IFWS）&第十九届中国国际半导体照明论坛（SSLCHINA）期间召开的“碳化硅功率第四十八研究所、半导体装备研究部主任巩小亮做了题为“SiC功率器件制造装备技术及发展的新趋势”的主题报告。报告详细的介绍了SiC工艺特点及装备需求，SiC核心装备发展现状及趋势以及48所SiC装备产业布局等内容。

  SiC器件外延结构相对简单，器件结构主要是通过芯片制作的完整过程实现。典型SiC器件（MOSFET）芯片制造流程中，由于SiC高硬度、高密度等特性，涉及多种超高温和高能量工艺，如高温外延、高温注入、高温激活退火、高温栅氧、沟槽刻蚀、碳膜沉积、去碳膜刻蚀等特色工艺。制造装备面临的主要挑战则涉及超高温工艺技术要求、高能量加工工艺等要求。

  报告指出，器件性能和成本的持续倒逼和规模化生产对装备支撑能力不断提出新要求， 比如要求大尺寸、高效率和高产能、低污染等。新工艺和颠覆性技术发展有赖于装备创新，当前，国产装备光刻瓶颈不大，也有特色专用装备和Si基装备基础，有机会抓住时代机遇。

  国内第三代半导体产业已形成基本完整的从装备、材料、器件到应用的全生态产业链，国产装备全面起步。在向大尺寸、低成本、高良率的持续发展中，产业有望从“跟跑”走向“并跑”、“领跑”，装备将起到核心支撑作用。

  从典型装备产品发展来看，SiC外延环节，呈现出水平、垂直、单片、多片互为竞争，国产装备起步。SiC高温离子注入机方面，国产装备逐步占据国内市场主流，呈现出细分工艺机台，提高产能和产线运行效率的发展的新趋势。SiC高温激活退火炉方面，国产装备趋于成熟，正加大市场渗透。SiC高温氧化炉方面，国产装备受MOSFET成熟度、高温炉管等影响推进相对缓慢。

  对于SiC装备产业布局，巩小亮表示，中电科48所在国内率先开发出碳化硅器件制造关键装备并逐步成熟，国内唯一全覆盖并成套应用，6英寸机型国内批产应用+订单逾160台套，支撑SiC器件生产企业规模快速上量。依托国家第三代半导体技术创新中心（湖南）平台，打造原创技术策源地，成为第三代半导体成套装备全国产化解决方案首选供应商。48所将努力推动国产装备技术水平和应用规模从“跟跑”走向“并跑”并争取局部“领跑。

  报告同时指出，SiC作为功率芯片定位，对线宽和集成度的要求低于大规模集成电路，是国产装备规模化应用从泛半导体走向高端的极佳发展平台。中国电科48所重点围绕SiC全链条开展核心装备开发、迭代与应用，以SiC外延、高温高能离子注入、高温氧化/激活为代表的系列设备实现批量应用，并将形成6-8英寸兼容解决方案；化合物特性和工艺的快速变革式发展和大批量应用要求装备在研发、验证及规模化应用中必须加强工艺协同，以快速推进持续创新和迭代升级，同时积极布局原始创新和正向设计；行业关注度已下沉至原材料、零部件、测试仪器、工业软件等更为基础的领域，需要积极构建强大而健康的生态链协同发展。

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