碳化硅技術新突破 大功率充電或將更近

    “碳化硅器件具有極高的耐壓水平和能量密度，可有效降低能量轉化損耗和裝置的體積重量，滿足電力傳輸、機車索引、新能源汽車、現(xiàn)代國防武器裝備等重大戰(zhàn)略領域對高性能、大功率電力電子器件的迫切需求，被譽為帶動“新能源革命”的“綠色能源”器件。”

    以碳化硅（SiC）為代表的第三代半導體產(chǎn)業(yè)是全球戰(zhàn)略競爭新的制高點。SiC器件具有極高的耐壓水平和能量密度，可有效降低能量轉化損耗和裝置的體積重量，滿足電力傳輸、機車索引、新能源汽車、現(xiàn)代國防武器裝備等重大戰(zhàn)略領域對高性能、大功率電力電子器件的迫切需求，被譽為帶動“新能源革命”的“綠色能源”器件。但長期以來，我國SiC器件的研制生產(chǎn)主要依賴進口。SiC器件關鍵裝備的成功研發(fā)對加快解決全產(chǎn)業(yè)鏈的自主保障、降低生產(chǎn)線建設與運營成本、促進產(chǎn)業(yè)技術進步和快速發(fā)展壯大等方面具有重大的推動作用。

    在國家863計劃支持下，經(jīng)過中國電子科技集團公司第四十八研究所為牽頭單位的課題組不懈努力，成功研制出適用于4-6英寸SiC材料及器件制造的高溫高能離子注入機、單晶生長爐、外延生長爐等關鍵裝備并實現(xiàn)初步應用。該課題近期通過科技部驗收，研究成果有力保障了我國SiC電力電子器件產(chǎn)業(yè)“材料—裝備—器件”自主可控發(fā)展。

    課題開發(fā)的SiC高溫高能離子注入機、SiC 外延生長爐均為首臺國產(chǎn)SiC器件制造關鍵裝備，可滿足鋁離子注入最高能量達到700KeV，注入均勻性達到1%以內；SiC外延最高溫度達到1700℃，生長均勻性達到3%以內。上述主要技術指標均已達到國際同期水平。同時，設備的銷售價格可控制在同類進口設備的2/3以下，有力支撐了國內SiC器件的研制生產(chǎn)。在中國電科13所、55所、泰科天潤等十余家公司進行的器件制造工藝驗證和生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，采用國產(chǎn)裝備制造的SiC器件產(chǎn)品性能和良率已接近進口水平，器件成品率在90%以上。在全面完成課題任務基礎上，課題組緊抓未來市場契機，還開展了大尺寸SiC柵氧生長、高溫激活、刻蝕、減薄、切割、磨拋等關鍵工藝裝備與工藝整合研究，為SiC器件制造整線裝備的國產(chǎn)化打下了堅實基礎。