中國粉體網(wǎng)訊  物理氣相輸運法（PVT）是產(chǎn)業(yè)化應(yīng)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(yīng)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(shù)，顯現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢，正逐漸成為突破困局的關(guān)鍵力量，并加速邁向產(chǎn)業(yè)化。

技術(shù)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(zhì)）被溶解在硅和助溶劑組成的高溫液體（溶劑）中，碳（溶質(zhì)）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(zhì)的晶體質(zhì)量。生長溫度低而結(jié)晶質(zhì)量高，生長速度快而容易長厚，近熱力學(xué)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(lǐng)導(dǎo)者，其技術(shù)成熟度最高，已成功穩(wěn)定生長出高質(zhì)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(xué)、東京大學(xué)和產(chǎn)綜研等科研院所也在基礎(chǔ)研究方面持續(xù)投入。

歐美方面的美國（如北卡州立大學(xué)、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(xué)、上海硅酸鹽所、浙江大學(xué)等機構(gòu)在基礎(chǔ)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(lǐng)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(xué)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(shù)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(xué)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(zhì)（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(xué)性能。

設(shè)備“缺位”：在此之前，液相法在國內(nèi)外關(guān)注度不高，相關(guān)設(shè)備及所需輔助用品均少有專門的企業(yè)涉及，出現(xiàn)設(shè)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(dǎo)體SiC晶體生長及晶圓加工技術(shù)研討會。屆時，來自常州臻晶半導(dǎo)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(shù)進展，包括摻雜調(diào)控、缺陷控制、晶體長厚等，并分享臻晶半導(dǎo)體在液相法單晶爐及其碳化硅長晶工藝技術(shù)等研究最新成果，同時探討液相法產(chǎn)業(yè)化關(guān)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(dǎo)體》主編，常州臻晶半導(dǎo)體有限公司董事長/總經(jīng)理。曾在北京大學(xué)寬禁帶半導(dǎo)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(dǎo)體股份有限公司和中關(guān)村天合寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟工作多年，長期從事寬禁帶半導(dǎo)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(dǎo)體材料的生長、器件制備技術(shù)及半導(dǎo)體技術(shù)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(xué)基金等科技及產(chǎn)業(yè)化項目。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上共發(fā)表論文40余篇，申請國內(nèi)發(fā)明專利50項，授權(quán)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）

注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知刪除