第三代半导体全球竞争加剧,韩国30家半导体企业成立碳化硅产业联盟

近日,有报道称,为了发展新一代功率半导体,韩国30家本土半导体企业以及大学和研究所组建碳化硅产业联盟,以应对急速增长的碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化镓(Ga2O3)等宽禁带半导体所引领的新型功率半导体市场,从而形成韩国本土碳化硅生态圈。

据悉,联盟内的30家韩国功率半导体企业将共同参与材料、零部件、设备的开发,培育与碳化硅半导体相关的材料、零部件和设备企业的发展。其中,LX Semicon将负责研发碳化硅半导体,SK siltron则负责碳化硅衬底,Hana Materials和STI将研发碳化硅半导体零件和设备技术。

嘉泉大学、光云大学和国民大学将支持碳化硅半导体研发基础设施,国立纳米材料研究所和韩国陶瓷工程技术研究所将提供技术支持。

宽禁带半导体就是第三代半导体,主要是以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带半导体材料。

与第一、二代半导体材料相比,第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力,更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件,通常又被称为宽禁带半导体材料(禁带宽度大于2.3eV),亦被称为高温半导体材料。

从目前第三代半导体材料及器件的研究来看,较为成熟的第三代半导体材料是碳化硅和氮化镓,而氧化锌、金刚石、氮化铝等第三代半导体材料的研究尚属起步阶段。碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN),被行业称为第三代半导体材料的双雄。

基于第三代半导体的优良特性,其在通信、汽车、高铁、卫星通信、航空航天等应用场景中颇具优势。其中,碳化硅、氮化镓的研究和发展较为成熟。以SiC为核心的功率半导体,是新能源汽车充电桩、轨道交通系统等公共交通领域的基础性控件;射频半导体以GaN为原材料,是支撑5G基站建设的核心;第三代半导体在消费电子、工业新能源以及人工智能为代表的未来新领域,发挥着重要的基础作用。近年来,随着新能源汽车的兴起,碳化硅IGBT器件逐渐被应用于超级快充,展现出了强大的市场潜力,第三代半导体发展进入快车道。

第三代半导体器件的生产离不开检测,以碳化硅功率器件的生产为例,只有通过对各个生产环节的检测才能不断提高良率和工艺水平。碳化硅的检测主要包括衬底检测、外延片检测、器件工艺、点穴参数、可靠性分析和失效分析。

除了以上这些检测项目对应的仪器外,第三代半导体制造也离不开半导体设备,碳化硅产业链更是如此,其涉及的设备种类繁多。碳化硅的很多工艺段设备可以与硅基半导体工艺兼容,但由于宽禁带半导体材料熔点较高、硬度较大、热导率较高、键能较强的特殊性质,使得部分工艺段需要使用专用设备、部分需要在硅设备基础上加以改进。相关工艺及半导体制造设备如下,

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