天科合达：大尺寸衬底与外延的根本挑战

近日，PCIM Asia 2025 功率半导体新锐峰会在上海召开，天科合达以《大尺寸导电型碳化硅衬底和外延片研究进展》为主题，系统展示了其在大尺寸衬底与外延最新进展。

在全球 SiC 衬底市场全面转向 8 英寸量产的同时，12 英寸 SiC 已经成为产业下一个焦点。

1. 大尺寸衬底的挑战

• 从 6 英寸到 8 英寸再到 12 英寸，良率与质量稳定性仍是绕不开的核心问题；
• 厚度与翘曲（Warpage）成为大尺寸工艺的最大难点：例如 12 英寸SiC片常规厚度已达 775 μm，而 SiC 仍需在 350–500 μm 范围内实现薄化，翘曲控制远比硅复杂。

2. 可靠性研究：位错缺陷聚焦

2025 年，天科合达明确将研究重点放在 位错缺陷（Dislocations），尤其是对器件可靠性影响最大的 TSD（螺位错）。通过优化晶体生长参数（温度梯度、气流场稳定性等），其 8 英寸衬底 EPD 已降至 <3000/cm2，为后续大尺寸外延与器件提供了可靠的基底条件。

3. 超厚外延（≈100 μm）

天科合达展示了 100 μm 级外延片的实测均匀性数据：厚度均匀性约 0.18%，掺杂均匀性约 1.59%，并同步给出了厚度波动与掺杂公差指标。此类“超厚外延”并非面向常规 600–1700 V 器件，而是为 更高电压/更高耐压结构（如深结、超结等）预留。其核心价值在于为器件端提供可重复、可控的厚度与掺杂窗口，构建下一代超高压器件的工艺基础。

4 激光切割（未来方向）

针对 8/12 英寸 SiC 衬底的减薄与片形控制难题， 激光切割技术将成为后续重点工艺方向：一方面提升划/切效率与良率，另一方面尽可能降低切割损伤与材料损耗，实现“无线损”目标。通过减小 kerf 损失、改善边缘缺陷、提升整片得率，激光切割有望成为大尺寸 SiC 衬底加工的重要演进路径。需要强调的是，这与“超厚外延”分属不同工段，但二者共同服务于 大尺寸 SiC 的量产一致性与良率提升。

5 新产品：低电阻率 N 型衬底

今年，天科合达推出了 低电阻率 N 型 SiC 衬底，其电阻率区间可控制在 7–12 mΩ·cm，仅为传统 N 型的一半。与此同时，在最关键的 SF（堆垛层错）缺陷上实现了有效抑制，从而兼顾了低电阻与高可靠性。这一系列衬底产品将主要面向下一代高功率密度器件应用。

整体来看，天科合达的展示清晰勾勒了国内衬底厂商的技术路径：一方面直面 12 英寸的规模化挑战，另一方面通过缺陷控制、激光切割工艺、低电阻率新品三条主线切入产业下一个竞争阶段。

来源：三代半食堂

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