相較於矽(Si),採用碳化矽(SiC)基材的元件性能優勢十分的顯著,尤其是在高壓與高頻的性能上,然而,這些優勢卻始終未能轉換成市場規模,主要的原因就出在碳化矽晶圓的製造和產能的不順暢。
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6吋碳化矽晶圓 |
由於碳化矽需要在2000°C以上高溫(矽晶僅需在1500°C),以及350MPa以上才能達成。若透過添加一些特殊的助燒劑,或者氣體沉積的方式,則可使碳化矽燒成溫度降到2000°C左右,且在常壓就能進行。
依據目前的矽晶業者的生產情況,一般而言,生產8吋的矽晶棒,需要約2天半的時間來拉晶,6吋的矽晶棒則需要約一天。接著,待晶棒冷卻之後,再進行晶圓的切片和研磨。
至於碳化矽晶圓,光長晶的時間,就約需要7至10天,而且生成的高度可能只有幾吋而已(矽晶棒可達1至2米以上),再加上後續的加工製程也因為硬度的影響而相對困難,因此其產能十分有限,品質也不穩定。
「由於碳化矽的生產瓶頸尚未解決,原料晶柱的品質不穩定,造成整體市場無法大規模普及。」瀚天天成電子科技銷售副總裁司馬良亮,一語點出目前的市場困境。
司馬良亮表示,相較於矽晶,碳化矽的功能性更好,在導熱、延展性和導電性方面都有很好的表現,投入的業者也很多。但幾年過去,市場規模依舊十分有限,並沒有出現大的進展,主要的原因就在於原料晶柱的品質不穩定,造成沒有足夠的晶圓來供應市場。
「只要長晶過程中的溫度和壓力有一些失誤,那好幾天的心血可能就都會為烏有。」司馬良亮說。
目前全球僅約有三、四家業者(Cree、Norstel、新日鐵住金等)能提供穩定的產量。中國雖然已著手自產,但在品質方面尚未能趕上美日,因此全球的產能仍十分有限,目前市場也仍是處於短缺的狀況。
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