中國(guó)粉體網(wǎng)訊 物理氣相輸運(yùn)法（PVT）是產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中最為常見的SiC單晶生長(zhǎng)方法，但這一方法在生長(zhǎng)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(zhǎng)壽命MOSFET器件的制備中，SiC材料的性能難以滿足市場(chǎng)需求。
在此背景下，液相法作為一種新興的SiC單晶生長(zhǎng)技術(shù)，顯現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，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(shì)：液相法的破局之道
液相法碳化硅長(zhǎng)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(shí)因晶格庫倫場(chǎng)的作用攜帶出硅原子，實(shí)現(xiàn)SiC晶體的生長(zhǎng)。其顯著優(yōu)勢(shì)直擊PVT法的痛點(diǎn)：
1）更優(yōu)質(zhì)的晶體質(zhì)量。生長(zhǎng)溫度低而結(jié)晶質(zhì)量高，生長(zhǎng)速度快而容易長(zhǎng)厚，近熱力學(xué)平衡的生長(zhǎng)環(huán)境大幅降低了微管、位錯(cuò)等致命缺陷密度；
2）擴(kuò)徑潛力大。溶液環(huán)境更易實(shí)現(xiàn)均勻的溫度和濃度分布，為生長(zhǎng)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(zhǎng)法由于生長(zhǎng)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(zhǎng)SiC晶體示意圖；(b)液相法生長(zhǎng)的SiC晶體
全球研發(fā)態(tài)勢(shì)：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(zhǎng)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(zhǎng)出高質(zhì)量6英寸晶體，并積極推動(dòng)8英寸研發(fā)和量產(chǎn)計(jì)劃（目標(biāo)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(guó)（如北卡州立大學(xué)、II-VI公司等）和歐洲（如法國(guó)圣戈班晶體、德國(guó)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(zhǎng)模擬、摻雜控制等方面開展研究。
中國(guó)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(jī)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(jìn)、爍科晶體、晶格領(lǐng)域、常州臻晶等）也積極布局。中國(guó)在溶液組分優(yōu)化、生長(zhǎng)動(dòng)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(jìn)程：機(jī)遇與挑戰(zhàn)并行
盡管優(yōu)勢(shì)明顯，但液相法在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)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(zhǎng)溫度高，測(cè)試難度大，在液相法生長(zhǎng)碳化硅單晶的過程中，對(duì)高溫溶液的凝固點(diǎn)、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(jìn)一步發(fā)展的重要方向。
溶劑殘留與晶體純度：液相法生長(zhǎng)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(guó)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(guó)粉體網(wǎng)將在蘇州舉辦第三代半導(dǎo)體SiC晶體生長(zhǎng)及晶圓加工技術(shù)研討會(huì)。屆時(shí)，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(zhǎng)態(tài)勢(shì)及產(chǎn)業(yè)化》的報(bào)告，報(bào)告中將介紹液相法技術(shù)進(jìn)展，包括摻雜調(diào)控、缺陷控制、晶體長(zhǎng)厚等，并分享臻晶半導(dǎo)體在液相法單晶爐及其碳化硅長(zhǎng)晶工藝技術(shù)等研究最新成果，同時(shí)探討液相法產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵問題及對(duì)策，并展望液相法未來發(fā)展前景。
報(bào)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(zhǎng)/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(guó)網(wǎng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院、北京天科合達(dá)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(zhǎng)期從事寬禁帶半導(dǎo)體材料的生長(zhǎng)、器件研制；工藝線和項(xiàng)目管理工作，對(duì)寬禁帶半導(dǎo)體材料的生長(zhǎng)、器件制備技術(shù)及半導(dǎo)體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化有豐富的經(jīng)驗(yàn)。近年來承擔(dān)或參與了多項(xiàng)國(guó)家發(fā)改委、工信部、科技部重點(diǎn)研究計(jì)劃、863、973和國(guó)家自然科學(xué)基金等科技及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上共發(fā)表論文40余篇，申請(qǐng)國(guó)內(nèi)發(fā)明專利50項(xiàng)，授權(quán)40項(xiàng)，起草并發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)10項(xiàng)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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