相较於矽(Si),采用碳化矽(SiC)基材的元件性能优势十分的显着,尤其是在高压与高频的性能上,然而,这些优势却始终未能转换成市场规模,主要的原因就出在碳化矽晶圆的制造和产能的不顺畅。
![6寸碳化矽晶圆](/news/2018/10/07/1409168130S.jpg) |
6寸碳化矽晶圆 |
由於碳化矽需要在2000。C以上高温(矽晶仅需在1500。C),以及350MPa以上才能达成。若透过添加一些特殊的助烧剂,或者气体沉积的方式,则可使碳化矽烧成温度降到2000。C左右,且在常压就能进行。
依据目前的矽晶业者的生产情况,一般而言,生产8寸的矽晶棒,需要约2天半的时间来拉晶,6寸的矽晶棒则需要约一天。接着,待晶棒冷却之後,再进行晶圆的切片和研磨。
至於碳化矽晶圆,光长晶的时间,就约需要7至10天,而且生成的高度可能只有几寸而已(矽晶棒可达1至2米以上),再加上後续的加工制程也因为硬度的影响而相对困难,因此其产能十分有限,品质也不稳定。
「由於碳化矽的生产瓶颈尚未解决,原料晶柱的品质不稳定,造成整体市场无法大规模普及。」瀚天天成电子科技销售??总裁司马良亮,一语点出目前的市场困境。
司马良亮表示,相较於矽晶,碳化矽的功能性更好,在导热、延展性和导电性方面都有很好的表现,投入的业者也很多。但几年过去,市场规模依旧十分有限,并没有出现大的进展,主要的原因就在於原料晶柱的品质不稳定,造成没有足够的晶圆来供应市场。
「只要长晶过程中的温度和压力有一些失误,那好几天的心血可能就都会为乌有。」司马良亮说。
目前全球仅约有三、四家业者(Cree、Norstel、新日铁住金等)能提供稳定的产量。中国虽然已着手自产,但在品质方面尚未能赶上美日,因此全球的产能仍十分有限,目前市场也仍是处於短缺的状况。
碳化矽元件的市场发展关键:晶圆制造