感應長晶爐開爐中

在2000多攝氏度的長晶爐生長室內(nèi)，一塊6英寸碳化硅晶體即將長成，它是新能源汽車動力系統(tǒng)極好的功率芯片材料，也是5G通訊、軌道交通、智能電網(wǎng)等領域炙手可熱的關鍵材料……

近日，記者在哈爾濱科友半導體產(chǎn)業(yè)裝備與技術研究院有限公司（以下簡稱“科友半導體”）獲悉，在我省重大科技成果轉化項目等的支持下，開發(fā)的高性能碳化硅長晶裝備和高質量襯底產(chǎn)品實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，形成了系列自主知識產(chǎn)權，獲得授權專利達133項，并實現(xiàn)規(guī)模銷售。

價值高于“鉆石”

走進位于哈爾濱松北（深圳龍崗）科技創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園12棟的科友半導體，在一間碳化硅長晶車間內(nèi)，數(shù)十臺長晶爐正按照設定好的程序有條不紊地工作。“通過爐外的感應線圈對爐內(nèi)坩堝進行感應加熱，爐內(nèi)的溫度、氣壓等工藝參數(shù)均實現(xiàn)了自動化高精密控制，5～7天的長晶全過程不需要任何人工操作。”科友半導體技術總監(jiān)張勝濤告訴記者，這是公司自主研制的感應加熱式碳化硅生長裝備，實現(xiàn)了原料燒結、石墨結構蒸鍍涂層、籽晶保護、晶體退火、低應力晶體制備等一系列工藝技術開發(fā)。

在科友半導體的展廳內(nèi)，記者看到了企業(yè)依托自主研發(fā)設備生長的6英寸和8英寸碳化硅晶體。6英寸晶體的厚度達到40毫米，8英寸晶體的厚度超過10毫米，用手摸上去，好似玻璃。而它們的價值，卻是玻璃望塵莫及的。

展廳內(nèi)，琳瑯滿目的“鉆石”飾品格外搶眼，通過放大鏡觀看，璀璨奪目。張勝濤介紹，這是莫桑鉆，是由半絕緣型碳化硅晶體加工而來的。而這，并不是科友半導體的目標。另一側展示的由碳化硅晶體加工而成的0.35毫米厚的6英寸和0.5毫米厚的8英寸圓形碳化硅襯底，才是這里的主角。“與莫桑鉆相比，生產(chǎn)碳化硅襯底的技術難度更高，附加值也更高。”張勝濤說。

攻克核心技術難題

碳化硅是電力電子器件的主要襯底材料，是新能源汽車、光伏逆變器、5G通信等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的基石，可降低能量損耗達50%以上。張勝濤介紹，在碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈中，襯底制造技術壁壘高、價值量大，是未來碳化硅半導體大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推進的核心環(huán)節(jié)之一。而國外對碳化硅高端設備及產(chǎn)品進行技術封鎖，碳化硅襯底的產(chǎn)能缺口巨大。

為推動我國第三代半導體裝備及材料產(chǎn)業(yè)鏈自主可控，哈爾濱工業(yè)大學教授趙麗麗于2018年帶領技術團隊成立科友半導體，依托國家及省市科技項目，持之以恒開展碳化硅高端裝備設計及晶體材料研究。

“整個過程非常復雜和具有挑戰(zhàn)性，只要有一點點瑕疵就會前功盡棄。”趙麗麗介紹，“我們依靠自主研發(fā)，最終打破了技術壁壘，實現(xiàn)了核心關鍵技術自主可控。”

在省重大科技成果轉化項目“碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)化關鍵技術研究”等的支持下，科友半導體解決了大尺寸碳化硅單晶制備易開裂、缺陷密度高、生長速率慢等技術難題，突破了碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)化系列關鍵技術，完成了6英寸設備研制、生產(chǎn)線搭建、單晶襯底材料制備等，并在此基礎上進一步實現(xiàn)了8英寸碳化硅單晶襯底制備。今年2月，以中國科學院院士郝躍為主任委員的技術成果鑒定委員會鑒定，認為企業(yè)“‘8英寸碳化硅材料生長裝備及工藝’突破了產(chǎn)業(yè)化生長設備及工藝等關鍵技術，研發(fā)難度大，成果創(chuàng)新性強，具有自主知識產(chǎn)權，關鍵技術指標達到國內(nèi)領先、國際先進水平。”

打造材料制備全產(chǎn)業(yè)鏈

專注研發(fā)“硬核”技術是科友半導體成功的關鍵。張勝濤說，“硬核”技術是企業(yè)的核心價值，目前科友半導體已累計投入研發(fā)經(jīng)費近2000萬元，獲得授權專利達133項。自主研發(fā)的第三代半導體碳化硅產(chǎn)品不僅具有晶體生長周期短、良率高等優(yōu)勢，而且將襯底成本降低了一半以上。

科友半導體建設的省重點項目第三代半導體產(chǎn)學研聚集區(qū)一期工程已投入生產(chǎn)，碳化硅長晶爐、籽晶、襯底等產(chǎn)品受到市場廣泛關注，客戶紛至沓來。

“我們將借此機會，快速推進產(chǎn)業(yè)化進程，在黑龍江形成更加完善的碳化硅產(chǎn)業(yè)生態(tài)，努力實現(xiàn)碳化硅材料從提純——裝備制造——晶體生長——襯底加工——外延晶圓的全產(chǎn)業(yè)鏈閉合，加快占據(jù)國內(nèi)以及國際市場份額。”趙麗麗說，第三代半導體產(chǎn)學研聚集區(qū)二期工程將于近期開工建設，建成后將實現(xiàn)年產(chǎn)導電型碳化硅襯底15萬片，科友的發(fā)展目標是成為全球第三代半導體關鍵材料供應商。

來源：黑龍江日報