感應(yīng)長(zhǎng)晶爐開爐中

在2000多攝氏度的長(zhǎng)晶爐生長(zhǎng)室內(nèi)，一塊6英寸碳化硅晶體即將長(zhǎng)成，它是新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)極好的功率芯片材料，也是5G通訊、軌道交通、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域炙手可熱的關(guān)鍵材料……

近日，記者在哈爾濱科友半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)裝備與技術(shù)研究院有限公司（以下簡(jiǎn)稱“科友半導(dǎo)體”）獲悉，在我省重大科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目等的支持下，開發(fā)的高性能碳化硅長(zhǎng)晶裝備和高質(zhì)量襯底產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，形成了系列自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，獲得授權(quán)專利達(dá)133項(xiàng)，并實(shí)現(xiàn)規(guī)模銷售。

價(jià)值高于“鉆石”

走進(jìn)位于哈爾濱松北（深圳龍崗）科技創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園12棟的科友半導(dǎo)體，在一間碳化硅長(zhǎng)晶車間內(nèi)，數(shù)十臺(tái)長(zhǎng)晶爐正按照設(shè)定好的程序有條不紊地工作。“通過爐外的感應(yīng)線圈對(duì)爐內(nèi)坩堝進(jìn)行感應(yīng)加熱，爐內(nèi)的溫度、氣壓等工藝參數(shù)均實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化高精密控制，5～7天的長(zhǎng)晶全過程不需要任何人工操作。”科友半導(dǎo)體技術(shù)總監(jiān)張勝濤告訴記者，這是公司自主研制的感應(yīng)加熱式碳化硅生長(zhǎng)裝備，實(shí)現(xiàn)了原料燒結(jié)、石墨結(jié)構(gòu)蒸鍍涂層、籽晶保護(hù)、晶體退火、低應(yīng)力晶體制備等一系列工藝技術(shù)開發(fā)。

在科友半導(dǎo)體的展廳內(nèi)，記者看到了企業(yè)依托自主研發(fā)設(shè)備生長(zhǎng)的6英寸和8英寸碳化硅晶體。6英寸晶體的厚度達(dá)到40毫米，8英寸晶體的厚度超過10毫米，用手摸上去，好似玻璃。而它們的價(jià)值，卻是玻璃望塵莫及的。

展廳內(nèi)，琳瑯滿目的“鉆石”飾品格外搶眼，通過放大鏡觀看，璀璨奪目。張勝濤介紹，這是莫桑鉆，是由半絕緣型碳化硅晶體加工而來的。而這，并不是科友半導(dǎo)體的目標(biāo)。另一側(cè)展示的由碳化硅晶體加工而成的0.35毫米厚的6英寸和0.5毫米厚的8英寸圓形碳化硅襯底，才是這里的主角。“與莫桑鉆相比，生產(chǎn)碳化硅襯底的技術(shù)難度更高，附加值也更高。”張勝濤說。

攻克核心技術(shù)難題

碳化硅是電力電子器件的主要襯底材料，是新能源汽車、光伏逆變器、5G通信等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的基石，可降低能量損耗達(dá)50%以上。張勝濤介紹，在碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈中，襯底制造技術(shù)壁壘高、價(jià)值量大，是未來碳化硅半導(dǎo)體大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)的核心環(huán)節(jié)之一。而國外對(duì)碳化硅高端設(shè)備及產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)封鎖，碳化硅襯底的產(chǎn)能缺口巨大。

為推動(dòng)我國第三代半導(dǎo)體裝備及材料產(chǎn)業(yè)鏈自主可控，哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授趙麗麗于2018年帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)成立科友半導(dǎo)體，依托國家及省市科技項(xiàng)目，持之以恒開展碳化硅高端裝備設(shè)計(jì)及晶體材料研究。

“整個(gè)過程非常復(fù)雜和具有挑戰(zhàn)性，只要有一點(diǎn)點(diǎn)瑕疵就會(huì)前功盡棄。”趙麗麗介紹，“我們依靠自主研發(fā)，最終打破了技術(shù)壁壘，實(shí)現(xiàn)了核心關(guān)鍵技術(shù)自主可控。”

在省重大科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目“碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究”等的支持下，科友半導(dǎo)體解決了大尺寸碳化硅單晶制備易開裂、缺陷密度高、生長(zhǎng)速率慢等技術(shù)難題，突破了碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)化系列關(guān)鍵技術(shù)，完成了6英寸設(shè)備研制、生產(chǎn)線搭建、單晶襯底材料制備等，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了8英寸碳化硅單晶襯底制備。今年2月，以中國科學(xué)院院士郝躍為主任委員的技術(shù)成果鑒定委員會(huì)鑒定，認(rèn)為企業(yè)“‘8英寸碳化硅材料生長(zhǎng)裝備及工藝’突破了產(chǎn)業(yè)化生長(zhǎng)設(shè)備及工藝等關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)難度大，成果創(chuàng)新性強(qiáng)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平。”

打造材料制備全產(chǎn)業(yè)鏈

專注研發(fā)“硬核”技術(shù)是科友半導(dǎo)體成功的關(guān)鍵。張勝濤說，“硬核”技術(shù)是企業(yè)的核心價(jià)值，目前科友半導(dǎo)體已累計(jì)投入研發(fā)經(jīng)費(fèi)近2000萬元，獲得授權(quán)專利達(dá)133項(xiàng)。自主研發(fā)的第三代半導(dǎo)體碳化硅產(chǎn)品不僅具有晶體生長(zhǎng)周期短、良率高等優(yōu)勢(shì)，而且將襯底成本降低了一半以上。

科友半導(dǎo)體建設(shè)的省重點(diǎn)項(xiàng)目第三代半導(dǎo)體產(chǎn)學(xué)研聚集區(qū)一期工程已投入生產(chǎn)，碳化硅長(zhǎng)晶爐、籽晶、襯底等產(chǎn)品受到市場(chǎng)廣泛關(guān)注，客戶紛至沓來。

“我們將借此機(jī)會(huì)，快速推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，在黑龍江形成更加完善的碳化硅產(chǎn)業(yè)生態(tài)，努力實(shí)現(xiàn)碳化硅材料從提純——裝備制造——晶體生長(zhǎng)——襯底加工——外延晶圓的全產(chǎn)業(yè)鏈閉合，加快占據(jù)國內(nèi)以及國際市場(chǎng)份額。”趙麗麗說，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)學(xué)研聚集區(qū)二期工程將于近期開工建設(shè)，建成后將實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)導(dǎo)電型碳化硅襯底15萬片，科友的發(fā)展目標(biāo)是成為全球第三代半導(dǎo)體關(guān)鍵材料供應(yīng)商。

來源：黑龍江日?qǐng)?bào)