中山大學團隊 突破6吋晶體生長關鍵

第三代半導體材料「碳化矽」(SiC)晶體已被視為重要戰略物資,是發展電動車、6G通訊、國防、航太、綠能的關鍵要素。雖然碳化矽在高電壓和高功率的表現優異,且散熱性佳,但製作困難,晶體生長的技術門檻高,需大量時間及經驗,台灣目前投入生產的企業發表的生長速度約在150-200um/hr之間,晶體穩定性與良率仍有待提升。

中山大學材料與光電科學學系教授兼國際長周明奇指出,晶體研究中心已成功長出六吋導電型N-type 4H碳化矽SiC單晶,中心厚度為19mm,邊緣約為14mm,生長速度達到370um/hr,「晶體生長速度更快且具重複性」,國內尚無其他研究單位或大學能做得到,標示著第三類半導體碳化矽向前推進的進程。

周明奇表示,包括生長晶體的長晶爐、存放材料的容器坩堝、熱場設計、生長參數及晶體缺陷檢驗等,所有關鍵技術與設備設計、組裝全部MIT,不倚賴國外廠商,上下游一條龍自主培養合作廠商生態鏈,從學術研發鏈結到產業製造,更能撙節研發生產成本。

去年研究團隊導入6吋導電型(n-type)4H碳化矽長晶爐,已成功生長出6吋單晶。周明奇強調,為了從實驗室邁向工業化,團隊不斷調整生長參數、檢驗晶體品質,今年2月,確認生長的6吋導電型4H碳化矽SiC單晶生長速度更快、穩定性佳且具重複性,確保未來技轉廠商的市場競爭力與獲利優勢。

目前4 吋、6 吋矽晶圓為市場主流尺寸,並逐漸朝向8吋轉進。展望未來,周明奇指出,團隊已投入8吋導電型(n-type)4H碳化矽生長設備研發設計,今年將持續推進碳化矽晶體生長核心技術,也正打造高真空環境,研發生長半絕緣碳化矽(Semi-insulating Silicon Carbide; SI.-SiC),持續為我國取得材料、製程、設備三大關鍵環節的自主能力。【記者  鄭昱庭整理報導】