关键材料突破！SiC单晶成本可降15%

目前，SiC企业正在通过更大的晶圆直径和晶体厚度等方式，来降低衬底成本。截至目前，全球共有14家企业研发出8英寸SiC衬底，而国内已有企业将SiC单晶厚度做到了40-50mm。

然而，在SiC晶体“长大、长厚”过程中，晶体良率却深深困扰着企业，尤其是晶体边缘的“综合缺陷”问题异常突显。

最近，恒普科技实现了一项技术突破，有助于降低SiC晶体边缘缺陷，能够让SiC晶体的有效面积超95%。

与此同时，这项技术还能够降低“微管”“包裹物”等缺陷，而且能够大幅降低石墨耗材成本，SiC晶体成本有望下降15%。

边缘缺陷突出

阻碍SiC“长大、长厚”

目前，在SiC单晶制备中，“微管”“包裹物”等宏观缺陷已经逐渐被得到较好的控制，但随着SiC晶体直径、厚度的增加，晶体边缘的“综合缺陷”会以直径平方及厚度成倍数增加。

这是因为SiC晶体在生长时，晶体轴向中心与边缘的生长界面的“环境”不同，从而导致晶体边缘的晶体应力徒增，而且由于石墨档环“碳”的影响，致使晶体边缘容易产生“综合缺陷”。为此，如何解决SiC单晶的边缘缺陷或增加中心有效面积（95%以上），是SiC晶体生长的重要技术课题。

SiC晶体边缘容易产生“综合缺陷” 来源：韩国东欧大学

突破性碳化钽技术

实现SiC晶体超95%有效面积

最近，恒普科技告诉“行家说三代半”，采用碳化钽TaC涂层, 能够解决晶体边缘缺陷问题，提高晶体生长质量，是“长快、长厚、长大”的核心技术方向之一。

业界研究也已经表明，碳化钽涂层石墨坩埚可以实现更为均匀的加热，从而为SiC单晶生长提供了出色的工艺控制，因此能够大幅降低SiC晶体边缘形成多晶的概率。

TAC涂层坩埚可改善SiC单晶边缘缺陷来源：韩国东欧大学

为了推动行业技术发展，解决关键材料“进口”依赖，恒普科技已经突破性解决了碳化钽涂层技术（CVD），并且技术达到了国际先进水平。

恒普科技的碳化钽涂层坩埚来源：恒普科技

恒普科技认为，实现碳化钽TaC涂层的制备并不困难，用烧结、CVD等方法都容易实现。

• 烧结法：采用碳化钽粉或前驱体，添加活化成分（一般为金属）和粘接剂（一般为长链高分子），涂覆到石墨基材表面高温烧结。
• CVD法：采用TaCl5+H2+CH4，在900-1500℃，沉积到石墨基体表面。

但碳化钽沉积的晶向，膜厚均匀、涂层与石墨基体的应力释放、表面裂纹等基础参数，却极具挑战。特别是能在SiC晶体生长环境下，有稳定的使用寿命是核心参数，是最难点。

晶体缺陷大幅降低

晶体成本可降低15%

“行家说三代半”调查发现，碳化钽石墨涂层还有2大优势：

• 降低SiC缺陷

在SiC单晶缺陷的控方面，通常是有3种重要的方式，除了优化生长参数和高质量的源材料（如SiC源粉）外，改用碳化钽涂层石墨坩埚也可以实现良好的晶体质量。

常规石墨坩埚（a）与TAC涂层坩埚(b)示意图

根据韩国东欧大学研究，SiC晶体生长的主要杂质是氮，而碳化钽涂层石墨坩埚能够有效地限制了SiC晶体的氮掺入，从而可以降低微管等缺陷的产生，提高晶体质量。

研究表明，在同样条件下，传统石墨坩埚和TAC涂层坩埚中生长的SiC晶圆中，载体浓度分别约为4.5×1017/cm和7.6×1015/cm。

常规石墨坩埚（a）与TAC涂层坩埚(b)生长SiC单晶缺陷对比来源：韩国东欧大学

• 提升石墨坩埚寿命

目前，SiC晶体成本一直居高不下，其中石墨耗材成本占比高达30%左右。而降低石墨耗材成本的关键在于提升它的使用寿命。

据英国研究团队数据，碳化钽涂层能够将石墨部件的使用寿命延长30-50%。以此计算，仅更换碳化钽涂层石墨，就可以将SiC晶体成本降低9%-15%。