大突破！意法半导体成功制造出200mm碳化硅晶圆

“意法半导体中国”官方微信宣布，意法半导体（简称“ST”）瑞典北雪平工厂成功制造出首批200mm (8英寸)碳化硅(SiC)晶圆片，这些晶圆将用于生产下一代电力电子芯片的产品原型。

资料显示，碳化硅一种宽禁带化合物半导体材料，相对于传统的硅材料来说，碳化硅属于第三代半导体材料的典型代表，其拥有禁带宽度宽、耐高温、耐高压、高频、大功率、抗辐射等特点，具有开关速度快、效率高的优势， 可大幅降低产品功耗、提高能量转换效率并减小产品体积。目前，碳化硅半导体器件主要应用于高压输变电、轨道交通、电动汽车、通讯基站等重要领域。

需要指出的是，而碳化硅材料的生长也效率非常低，并不像硅材料那样，可以相对容易的制备出数米长的晶棒。目前碳化硅生长出来体积也相对比较小，所以大多数情况下都只能制备成直径100mm或150mm晶圆。而且，碳化硅属于硬度非常高（碳化硅单晶材料莫氏硬度分布在9.2～9.6之间，仅仅比金刚石的硬度低0.5左右）的脆性材料，因此，碳化硅晶圆的制备损耗非常高（通常损耗高达三分之二），良率也比较低。

在第九届EEVIA年度中国电子ICT媒体论坛暨2021产业和技术展望研讨会上，英飞凌电源与传感系统事业部市场总监程文涛就表示：“碳化硅材料的加工门槛非常高，因此目前这个行业主要的碳化硅厂商，都是一些IDM厂商。目前在SiC晶圆这一块，排在第一位的Cree差不多占了60%的市场，其次是美国II-VI公司，市场份额约为16%。”

此次，ST宣布成功制造出首批200mm (8英寸)碳化硅(SiC)晶圆片，确实令业界感到非常的震撼。

200mm的碳化硅晶圆相比与150mm的碳化硅晶圆相比，可用于制造集成电路的可用面积几乎扩大1 倍，使得产量和生产效率可以得到极大的提升。

此外，在良率方面，ST表示，依托于意法半导体碳化硅公司(前身是Norstel公司，2019年被ST收购)在SiC硅锭生长技术开发方面的深厚积累和沉淀，ST的首批200mm SiC晶圆片质量上乘，影响芯片良率和晶体位错的缺陷非常少。200nm碳化硅晶圆的合格芯片产量也达到了150mm碳化硅晶圆的1.8 - 1.9 倍。

ST表示，SiC晶圆升级到200mm标志着ST面向汽车和工业客户的扩产计划取得重要的阶段性成功，巩固了ST在这一开创性技术领域的领导地位。这项颠覆性技术可实现更高效的电能转换，更小的更轻量化的设计，节省更多的系统设计总体成本，这些都是决定汽车和工业系统成功的关键参数和因素。

不过，需要指出的是，目前SiC器件的生产线都还是150mm的产线，因此SiC晶圆升级到200mm，还需要对制造设备和整体支持生态系统进行升级更换。目前ST正在与供应链上下游技术厂商合作开发自己的制造设备和生产工艺。

资料显示，ST在SiC领域的领先地位归功于25年的专注和研发投入，拥有 70 多项专利。目前ST量产碳化硅产品STPOWER SiC是在卡塔尼亚（意大利）和宏茂桥（新加坡）两家150mm晶圆厂完成前工序制造，后工序制造是在深圳（中国）和布斯库拉（摩洛哥）的两家封测厂进行的。SiC晶圆升级到200mm属于公司正在执行的SiC衬底建新厂和内部采购SiC衬底占比超40%的生产计划。