6英寸SiC基板（點擊放大）

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新日本制鐵（新日鐵）開發(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)品的開發(fā)成果僅次于在SiC基板業(yè)務中份額居首的美國科銳（Cree）公司，在日本國內(nèi)企業(yè)中尚屬首次（參閱本站報道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）。通過將口徑擴大至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（參閱本站報道3）。關(guān)于6英寸產(chǎn)品，計劃2012年度內(nèi)開始樣品供貨，具體而言“將在2012年春季之前樣品供貨”（新日本制鐵技術(shù)開發(fā)本部尖端技術(shù)研究所新材料研究部長大橋渡）。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），不過關(guān)于具體的量產(chǎn)計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，并沒有明確公布。

用于汽車芯片

對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)用于混合動力車和電動汽車等電動車輛及鐵路等的、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100A的元件，即尺寸為10mm見方，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見方以上的芯片。

可沿用現(xiàn)有制造裝置


另一個影響是便于沿用現(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升華后在籽晶上進行再結(jié)晶，生長為SiC單晶。將該單晶薄薄地分離出來進行研磨，就制成了SiC基板。

升華法難以進行工藝控制，結(jié)晶口徑越大，越容易出現(xiàn)結(jié)晶缺陷和破碎問題。新日本制鐵雖然沒有公布詳細情況，不過稱主要通過三方面的改善成功地開發(fā)出了6英寸產(chǎn)品。即通過熱模擬精密控制溫度、確立可降低缺陷的結(jié)晶生長條件、通過熱應力減少產(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/cm2以下。而6英寸產(chǎn)品雖然沒有具體公布，不過新日鐵承認微管密度比4英寸產(chǎn)品多。新日鐵計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，該公司沒有公布轉(zhuǎn)位等的結(jié)晶缺陷密度。

力爭2012財年占4成份額

目前，負責制造和銷售SiC基板的新日鐵材料正在強化產(chǎn)能，預定2011財年底（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財年在功率元件SiC基板市場上，按4英寸換算的數(shù)量份額“計劃達到4成”（新日本制鐵的大橋）。目前在SiC基板市場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》）