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《200mm碳化硅单晶抛光片标准化发展研究报告》

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摘要

碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料的典型代表，因其宽禁带、高击穿场强、高热导率等优异特性，在电力电子、射频通信、新能源汽车等领域展现出巨大的应用潜力。本报告围绕200mm碳化硅单晶抛光片的标准化立项，系统分析了其目的意义、技术范围及核心内容。

研究背景方面，全球碳化硅产业正处于从150mm向200mm晶圆过渡的关键阶段，大尺寸化可显著降低器件成本，提升生产效率。中国“十四五”规划将宽禁带半导体列为重点发展方向，多地出台政策支持产业链建设。技术层面，200mm碳化硅衬底涉及长晶、加工、检测等全流程工艺升级，标准化工作对推动国产替代至关重要。

报告详细阐述了200mm4H-SiC单晶衬底的技术要求、检测方法及包装规范，并介绍了天岳先进等领军企业的产业化进展。结论指出，标准化将加速国内200mmSiC衬底的量产进程，助力中国在第三代半导体领域实现技术自主可控。

关键词：碳化硅；200mm晶圆；4H-SiC；宽禁带半导体；标准化；电力电子；第三代半导体；衬底工艺

Keywords:SiliconCarbide;200mmWafer;4H-SiC;WideBandgapSemiconductor;Standardization;PowerElectronics;Third-GenerationSemiconductor;SubstrateTechnology

正文

1.立项目的与意义

碳化硅材料凭借其物理特性优势，已成为高压、高温、高频应用场景的核心选择。根据富士经济预测，2030年全球SiC功率器件市场规模将达150亿美元，占功率器件总量的24%。然而，成本问题始终制约其大规模应用。200mmSiC晶圆的产业化可显著提升经济效益：

-成本效益：200mm晶圆的单位芯片产出面积是150mm的1.8~1.9倍，衬底成本降低约30%。

-产业需求：电动汽车、光伏逆变器等领域对高性能SiC器件的需求激增，倒逼衬底尺寸升级。

-政策支持：中国“十四五”规划明确将碳化硅列为关键技术攻关方向，上海、广东等地配套出台产业扶持政策。

目前，国内企业如天岳先进、天科合达已实现200mm衬底量产，并获英飞凌等国际巨头认证，标志着国产技术逐步达到国际先进水平。标准化工作将进一步提升产品一致性与良率，推动产业链协同发展。

2.标准范围与技术内容

本标准（文件编号待定）针对200mmn型4H-SiC单晶抛光片，涵盖以下核心内容：

-分类与技术要求：明确晶向、电阻率、微管密度、表面粗糙度等关键参数指标。

-检测方法：规范X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、缺陷检测等评估手段。

-工艺规范：包括晶体生长（PVT法）、切割、研磨、抛光、清洗等全流程质量控制要求。

-包装与储运：规定超净包装、防震运输及环境温湿度控制条件。

适用范围聚焦电力电子器件领域，为MOSFET、SBD等器件提供高质量衬底基础。

主要参与单位介绍：天岳先进

山东天岳先进科技股份有限公司是中国碳化硅衬底领域的龙头企业，其技术实力与产业化进度处于国际第一梯队。核心成就包括：

-技术突破：2022年实现8英寸（200mm）导电型SiC衬底量产，微管密度≤0.5cm?2，达到车规级要求。

-国际合作：与博世、英飞凌签订长期供货协议，产品出口占比超30%。

-产能布局：上海临港基地规划年产能60万片，获国家发改委重点支持。

天岳先进牵头参与多项国家标准制定，其工艺经验为本标准提供了重要实践依据。

结论与展望

200mm碳化硅单晶抛光片标准化是推动中国第三代半导体产业升级的关键抓手。未来需重点关注：

1.技术协同：联合设备厂商开发大尺寸长晶炉、抛光机等专用装备。

2.生态构建：完善从衬底、外延到器件的全链条标准体系。

3.国际对标：持续跟踪Wolfspeed、II-VI等国际企业的技术动态，提升标准先进性。

通过标准化引领，中国有望在2030年前实现200mmSiC衬底的全面自主供应，支撑“双碳”目标下的能源电子产业变革。

参考文献

1.《“十四五”国家战略性新兴产业发展规划》

2.富士经济《全球SiC功率器件市场预测报告（2023）》

3.SEMI国际半导体产业协会技术路线图

（注：本报告数据截至2024年第一季度，后续需根据产业进展动态更新。）