6英寸SiC基板（點(diǎn)擊放大）

發(fā)布會(huì)上（點(diǎn)擊放大）
新日本制鐵（新日鐵）開(kāi)發(fā)出了用于SiC功率元件的6英寸（150mm）直徑SiC基板。6英寸產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成果僅次于在SiC基板業(yè)務(wù)中份額居首的美國(guó)科銳（Cree）公司，在日本國(guó)內(nèi)企業(yè)中尚屬首次（參閱本站報(bào)道1）。目前已經(jīng)投產(chǎn)的功率元件用SiC基板中，包括新日本制鐵（制造和銷售為新日鐵材料）在內(nèi)，口徑最大為4英寸（100mm）。通過(guò)將口徑擴(kuò)大至6英寸，不但能提高SiC功率元件的生產(chǎn)效率和削減成本，還適于生產(chǎn)能承受大電流的大型芯片（參閱本站報(bào)道2）。

新日鐵材料目前正在制造和銷售4英寸的SiC基板以及在基板上層疊外延層的外延基板（參閱本站報(bào)道3）。關(guān)于6英寸產(chǎn)品，計(jì)劃2012年度內(nèi)開(kāi)始樣品供貨，具體而言“將在2012年春季之前樣品供貨”（新日本制鐵技術(shù)開(kāi)發(fā)本部尖端技術(shù)研究所新材料研究部長(zhǎng)大橋渡）。量產(chǎn)方面，“就技術(shù)而言，在一定程度上已經(jīng)有了眉目”（大橋），不過(guò)關(guān)于具體的量產(chǎn)計(jì)劃該公司只表示要取決于SiC功率元件和4英寸基板的情況等，并沒(méi)有明確公布。

用于汽車芯片

對(duì)SiC功率元件而言，6英寸產(chǎn)品的亮相意義重大。其影響力至少有兩方面。第一，便于生產(chǎn)用于混合動(dòng)力車和電動(dòng)汽車等電動(dòng)車輛及鐵路等的、要求大電流容量的大型SiC功率元件。比如單位芯片的電流超過(guò)100A的元件，即尺寸為10mm見(jiàn)方，一枚芯片可輸出100A以上的電流。目前投產(chǎn)的產(chǎn)品最大為4英寸，不適于量產(chǎn)這種10mm見(jiàn)方以上的芯片。

可沿用現(xiàn)有制造裝置


另一個(gè)影響是便于沿用現(xiàn)有Si功率元件的制造裝置。目前，Si制IGBT和功率MOSFET采用口徑為6～8英寸的Si基板制造。如果SiC基板為6英寸，則“便于直接使用或稍加改良后使用Si功率元件的生產(chǎn)線”（新日本制鐵的大橋）。由此有望削減制造成本。

降低結(jié)晶缺陷和破碎率

SiC基板的制造一般采用升華法。在加熱至2千幾百度的超高溫的制造裝置中，將粉末狀SiC升華后在籽晶上進(jìn)行再結(jié)晶，生長(zhǎng)為SiC單晶。將該單晶薄薄地分離出來(lái)進(jìn)行研磨，就制成了SiC基板。

升華法難以進(jìn)行工藝控制，結(jié)晶口徑越大，越容易出現(xiàn)結(jié)晶缺陷和破碎問(wèn)題。新日本制鐵雖然沒(méi)有公布詳細(xì)情況，不過(guò)稱主要通過(guò)三方面的改善成功地開(kāi)發(fā)出了6英寸產(chǎn)品。即通過(guò)熱模擬精密控制溫度、確立可降低缺陷的結(jié)晶生長(zhǎng)條件、通過(guò)熱應(yīng)力減少產(chǎn)生的破碎。

結(jié)晶缺陷方面，與目前銷售的4英寸產(chǎn)品并不在同一水平。比如，名為微管（中空貫通缺陷）的結(jié)晶缺陷存在密度在4英寸產(chǎn)品上為1個(gè)/cm2以下。而6英寸產(chǎn)品雖然沒(méi)有具體公布，不過(guò)新日鐵承認(rèn)微管密度比4英寸產(chǎn)品多。新日鐵計(jì)劃樣品供貨前將微管密度降至與現(xiàn)在的4英寸產(chǎn)品相同的程度。此外，該公司沒(méi)有公布轉(zhuǎn)位等的結(jié)晶缺陷密度。

力爭(zhēng)2012財(cái)年占4成份額

目前，負(fù)責(zé)制造和銷售SiC基板的新日鐵材料正在強(qiáng)化產(chǎn)能，預(yù)定2011財(cái)年底（截至2012年3月）之前建立按4英寸口徑換算月產(chǎn)1000枚的生產(chǎn)體制。其中包括在SiC基板上層疊外延層的外延基板。2012財(cái)年在功率元件SiC基板市場(chǎng)上，按4英寸換算的數(shù)量份額“計(jì)劃達(dá)到4成”（新日本制鐵的大橋）。目前在SiC基板市場(chǎng)上高居榜首的科銳公司的功率元件用SiC基板份額“約為7成”（大橋）。如果新日鐵材料能獲得40％的份額，將大幅逼近科銳。（記者：根津 禎，《日經(jīng)電子》）