由于碳化硅具有禁帶寬度大、熱導(dǎo)率高、臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、電子飽和漂移速率高等特點(diǎn)，可以滿足高溫、高壓、高頻、大功率等條件下的應(yīng)用需求，可廣泛應(yīng)用于新能源汽車、光伏、工控、射頻通信等領(lǐng)域，隨著相關(guān)行業(yè)快速發(fā)展，以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)迎來(lái)新的機(jī)遇。
長(zhǎng)晶是碳化硅襯底生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)，其中核心的設(shè)備是長(zhǎng)晶爐。與傳統(tǒng)晶硅級(jí)長(zhǎng)晶爐有相同性，爐子結(jié)構(gòu)不是非常復(fù)雜，主要由爐體、加熱系統(tǒng)、線圈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、真空獲得及測(cè)量系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、降溫系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成，其中的熱場(chǎng)和工藝條件決定了碳化硅晶體的質(zhì)量、尺寸、導(dǎo)電性能等關(guān)鍵指標(biāo)。碳化硅長(zhǎng)晶技術(shù)：碳化硅SiC襯底生產(chǎn)工藝流程及方法
碳化硅長(zhǎng)晶技術(shù)難點(diǎn)碳化硅晶體生長(zhǎng)過(guò)程中溫度很高，且不可實(shí)施監(jiān)控，因此主要難點(diǎn)在于工藝本身。（1）熱場(chǎng)控制難：密閉高溫腔體監(jiān)控難度高不可控制。區(qū)別于傳統(tǒng)硅基的溶液直拉式長(zhǎng)晶設(shè)備自動(dòng)化程度高、長(zhǎng)晶過(guò)程可觀察可控制調(diào)整，碳化硅晶體在2,000℃以上的高溫環(huán)境中密閉空間生長(zhǎng)，且在生產(chǎn)中需要精確調(diào)控生長(zhǎng)溫度，溫度控制難度高；（2）晶型控制難：生長(zhǎng)過(guò)程容易發(fā)生微管、多型夾雜、位錯(cuò)等缺陷，且相互影響和演變。微管（MP）是尺寸為幾微米到數(shù)十微米的貫穿型缺陷，是器件的殺手型缺陷；碳化硅單晶包括200多種不同晶型，但僅少數(shù)幾種晶體結(jié)構(gòu)（4H型）才是生產(chǎn)所需的半導(dǎo)體材料，生長(zhǎng)過(guò)程中易產(chǎn)生晶型轉(zhuǎn)變?cè)斐啥嘈蛫A雜缺陷，因此需要精確控制硅碳比、生長(zhǎng)溫度梯度、晶體生長(zhǎng)速率以及氣流氣壓等參數(shù)；此外，碳化硅單晶生長(zhǎng)熱場(chǎng)存在溫度梯度，導(dǎo)致晶體生長(zhǎng)過(guò)程中存在原生內(nèi)應(yīng)力及由此誘生的位錯(cuò)（基平面位錯(cuò)BPD、螺旋位錯(cuò)TSD、刃型位錯(cuò)TED）等缺陷，從而影響后續(xù)外延和器件的質(zhì)量和性能。（3）摻雜控制難：必須嚴(yán)格控制外部雜質(zhì)的引入，從而獲得定向摻雜的導(dǎo)電型晶體；（4）生長(zhǎng)速度慢：碳化硅的長(zhǎng)晶速度非常慢，傳統(tǒng)的硅材料只需3天就可以長(zhǎng)成一根晶棒，而碳化硅晶棒需要7天，這就導(dǎo)致碳化硅生產(chǎn)效率天然地更低，產(chǎn)出非常受限。另一方面，碳化硅外延生長(zhǎng)的參數(shù)要求極高，包括設(shè)備的密閉性、反應(yīng)室的氣壓穩(wěn)定性、氣體通入時(shí)間的精確控制、氣體配比的準(zhǔn)確性以及沉積溫度的嚴(yán)格管理。特別是隨著器件耐壓等級(jí)的提升，對(duì)于外延片核心參數(shù)的控制難度顯著增加。此外，隨著外延層厚度的增加，如何在保證厚度的同時(shí)，控制電阻率的均勻性并降低缺陷密度，成為了另一大挑戰(zhàn)。在電氣化控制系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)高精度的傳感器和執(zhí)行器的集成，以確保各項(xiàng)參數(shù)能夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定地得到調(diào)控。同時(shí)，控制算法的優(yōu)化也至關(guān)重要，它需要能夠?qū)崟r(shí)地根據(jù)反饋信號(hào)調(diào)整控制策略，以適應(yīng)碳化硅外延生長(zhǎng)過(guò)程中的各種變化。根據(jù)加熱方式不同，長(zhǎng)晶爐可以分為感應(yīng)式與電阻式。目前市面上大多數(shù)設(shè)備都是感應(yīng)式，具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)便利、熱效率高等優(yōu)點(diǎn)。但感應(yīng)加熱由于電磁感應(yīng)作用，軸向溫度和徑向溫度存在耦合現(xiàn)象，無(wú)法兼顧長(zhǎng)晶速度和長(zhǎng)晶質(zhì)量。電阻熱場(chǎng)生長(zhǎng)平臺(tái)，可對(duì)軸向溫度和徑向溫度分別進(jìn)行精確控制，有利于實(shí)現(xiàn)大尺寸晶體生長(zhǎng)，并提高晶體生長(zhǎng)速度，是未來(lái)高品質(zhì)8英寸碳化硅晶體生長(zhǎng)的解決方案之一。以下排名不分先后，如有遺漏，艾邦新建碳化硅功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈微信群，歡迎大家加群討論。SiC長(zhǎng)晶設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，8英寸開(kāi)始供貨目前國(guó)內(nèi)主要的碳化硅長(zhǎng)晶爐廠商主要分為兩種類型，一是專業(yè)晶體生長(zhǎng)設(shè)備供應(yīng)商，二是碳化硅襯底廠商（采用自研/自產(chǎn)設(shè)備的模式），在兩者共同推動(dòng)下，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。主要設(shè)備企業(yè)有：北方華創(chuàng)科技集團(tuán)股份有限公司(002371)北方華創(chuàng)科技集團(tuán)股份有限公司成立于2001年9月，2010年在深圳證券交易所上市，是北京市國(guó)資委一級(jí)企業(yè)北京電子控股有限責(zé)任公司下屬的國(guó)有控股上市公司，是目前國(guó)內(nèi)集成電路高端工藝裝備的先進(jìn)企業(yè)。在半導(dǎo)體裝備業(yè)務(wù)板塊，北方華創(chuàng)的主要產(chǎn)品包括刻蝕、薄膜沉積、爐管、清洗、晶體生長(zhǎng)等核心工藝裝備。北方華創(chuàng)可提供多種半導(dǎo)體單晶生長(zhǎng)爐，產(chǎn)品覆蓋多個(gè)領(lǐng)域，目前主流產(chǎn)品SiC長(zhǎng)晶爐，已進(jìn)入國(guó)內(nèi)多家主流客戶，累計(jì)裝機(jī)量超過(guò)數(shù)千臺(tái)。2023年，北方華創(chuàng)SiC長(zhǎng)晶爐出貨量超過(guò)1000臺(tái)。AGF電阻式SiC長(zhǎng)晶爐適用于6/8英寸導(dǎo)電和高純半絕緣型SiC晶體生長(zhǎng)，多加熱器設(shè)計(jì)允許靈活的工藝和熱場(chǎng)設(shè)置，下裝載結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)便捷的開(kāi)裝爐及維護(hù)操作，同時(shí)設(shè)備擁有高精度控溫、控壓能力，工藝性能穩(wěn)定優(yōu)良。APS Series 感應(yīng)式SiC長(zhǎng)晶爐APS系列長(zhǎng)晶爐適用于6/8英寸導(dǎo)電和高純半絕緣型SiC晶體生長(zhǎng)，創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可提供高純材料生長(zhǎng)能力，擁有高精度的控溫、控壓能力，工藝性能優(yōu)良，設(shè)備一致性好，具有豐富的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。- 長(zhǎng)晶工藝：物理氣相輸運(yùn)法（PVT 法）
南京晶升裝備股份有限公司，成立于2012年2月，是一家專業(yè)從事8-12英寸半導(dǎo)體級(jí)單晶硅爐、6-8英寸碳化硅、砷化鎵等半導(dǎo)體材料長(zhǎng)晶設(shè)備及工藝開(kāi)發(fā)的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。晶升股份碳化硅單晶爐包含 PVT 感應(yīng)加熱/電阻加熱單晶爐、TSSG 單晶爐等類別產(chǎn)品，下游應(yīng)用完整覆蓋主流導(dǎo)電型/半絕緣型碳化硅晶體生長(zhǎng)及襯底制備，生產(chǎn)的碳化硅單晶爐主要應(yīng)用于 6-8 英寸碳化硅單晶襯底，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊化、占地小、高精度控溫控壓、生產(chǎn)工藝可復(fù)制性強(qiáng)、高穩(wěn)定性運(yùn)行等特點(diǎn)。2024年5月，晶升股份(688478.SH)表示公司8英寸碳化硅長(zhǎng)晶設(shè)備已實(shí)現(xiàn)批量出貨，客戶對(duì)于8英寸設(shè)備存在更大的意向和需求。- 長(zhǎng)晶尺寸：6-8英寸導(dǎo)電型/半絕緣型碳化硅襯底
- 客戶：上海新昇、金瑞泓、神工股份、三安光電、東尼電子、合晶科技、比亞迪等
大連連城數(shù)控機(jī)器股份有限公司(835368)大連連城數(shù)控機(jī)器股份有限公司成立于2007年，在遼寧大連、江蘇無(wú)錫、美國(guó)羅切斯特、越南海防設(shè)立了四大研發(fā)制造基地，布局光伏與半導(dǎo)體裝備領(lǐng)域全產(chǎn)業(yè)鏈，2013年，并購(gòu)美國(guó)500強(qiáng)公司斯必克(SPX)旗下單晶爐事業(yè)部，獲得凱克斯(KAYEX)全部知識(shí)產(chǎn)權(quán)、商標(biāo)和18項(xiàng)專利技術(shù)。產(chǎn)品主要包括硅、鍺、碳化硅和藍(lán)寶石等晶體生長(zhǎng)、晶體加工設(shè)備，光伏電池清洗、制絨、刻蝕設(shè)備，原子層沉積鍍膜設(shè)備，光伏組件串焊機(jī)等自動(dòng)化設(shè)備，以及硅料微波破碎設(shè)備等。2023 年連城數(shù)控液相法碳化硅長(zhǎng)晶爐順利下線。新設(shè)全資子公司連科半導(dǎo)體與清華大學(xué)合作，發(fā)展半導(dǎo)體相關(guān)業(yè)務(wù)，規(guī)劃建設(shè)半導(dǎo)體大硅片長(zhǎng)晶和加工設(shè)備、碳化硅長(zhǎng)晶和加工設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)制造基地。2024年5月上線“新一代8英寸碳化硅長(zhǎng)晶爐”。圖 PVT-MF-50型碳化硅感應(yīng)式長(zhǎng)晶爐哈爾濱科友半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)裝備與技術(shù)研究院有限公司http://ky-semiconductor.com/哈爾濱科友半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)裝備與技術(shù)研究院有限公司于2018年5月成立，是一家國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，專注于半導(dǎo)體裝備研發(fā)、襯底制造、器件設(shè)計(jì)、技術(shù)轉(zhuǎn)移和科研成果轉(zhuǎn)化，研發(fā)覆蓋半導(dǎo)體裝備研制、長(zhǎng)晶工藝、襯底加工等多個(gè)領(lǐng)域，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，已累計(jì)授權(quán)專利80余項(xiàng)。科友半導(dǎo)體碳化硅晶體生長(zhǎng)爐采用雙線圈設(shè)計(jì)，八英寸電阻爐已在高端制造領(lǐng)域得到高度認(rèn)可并被廣泛應(yīng)用。北京天科合達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司(870013)https://www.tankeblue.com/北京天科合達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司成立于2006年9月，擁有一個(gè)研發(fā)中心、四家全資子公司和一家控股子公司，產(chǎn)業(yè)涵蓋碳化硅單晶爐制造、碳化硅單晶襯底制備和碳化硅外延片制備。公司在遼寧沈陽(yáng)市建有碳化硅單晶生長(zhǎng)爐制造基地。天科合達(dá)專注于碳化硅晶體生長(zhǎng)和晶片加工的技術(shù)研發(fā)，建立了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“PVT 碳化硅單晶生長(zhǎng)爐制造技術(shù)”、“高純度碳化硅生長(zhǎng)原料合成技術(shù)”、“PVT 碳化硅晶體生長(zhǎng)技術(shù)”、“低翹曲度碳化硅晶體切割技術(shù)”、 “碳化硅晶片精密研磨拋光技術(shù)”和“即開(kāi)即用的碳化硅晶片清洗技術(shù)”等六大核心技術(shù)體系，掌握了覆蓋碳化硅晶片生產(chǎn)的“設(shè)備研制—原料合成—晶體生長(zhǎng) —晶體切割—晶片加工—清洗檢測(cè)”全流程關(guān)鍵技術(shù)和工藝。圖 天科合達(dá)第五代SiC單晶生長(zhǎng)爐寧波恒普是一家以材料研究為基礎(chǔ)，以高溫?zé)釄?chǎng)環(huán)境控制為技術(shù)核心的金屬注射成形(MIM)領(lǐng)域和寬禁帶半導(dǎo)體領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備供應(yīng)商，主要從事金屬注射成形(MIM)脫脂燒結(jié)爐、SiC碳化硅晶體生長(zhǎng)爐、碳化硅同質(zhì)外延設(shè)備等熱工裝備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。2022年，恒普科技突破6英寸晶錠擴(kuò)徑至8英寸的技術(shù)，同年推出了2.0版SIC電阻晶體生長(zhǎng)爐和雙線圈感應(yīng)生長(zhǎng)爐，同時(shí)推出石英管（雙線圈外置）和金屬殼（雙線圈內(nèi)置）兩款全新?tīng)t型。蘇州優(yōu)晶半導(dǎo)體科技股份有限公司http://www.ukingtech.com/蘇州優(yōu)晶半導(dǎo)體科技股份有限公司是一家專注于大尺寸（6英寸及以上）導(dǎo)電型碳化硅晶體生長(zhǎng)設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)及銷售的高新技術(shù)企業(yè)。公司經(jīng)多年努力研發(fā)電阻法碳化硅晶體生長(zhǎng)設(shè)備及工藝，于2019年成功研制出6英寸電阻法碳化硅單晶生長(zhǎng)設(shè)備，經(jīng)持續(xù)工藝優(yōu)化，目前已推出至第四代機(jī)型?UKING ERH SiC RV4.0電阻法碳化硅長(zhǎng)晶設(shè)備，可用于6英寸、8英寸量產(chǎn)。4月29日，優(yōu)晶科技宣布最新出口至歐洲某國(guó)際知名客戶的大尺寸電阻法長(zhǎng)晶設(shè)備已順利通過(guò)驗(yàn)收。http://www.liguanchina.com/山東力冠微電子裝備有限公司成立于2013年，產(chǎn)品涵蓋第一代至第四代半導(dǎo)體材料工藝裝備，均擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，完全自主可控，被廣泛應(yīng)用于集成電路、功率半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體、5G芯片、光通信、MEMS等新型電子器件制造領(lǐng)域。其PVT單晶生長(zhǎng)設(shè)備主要用于碳化硅(SiC) 、氮化鋁(AIN) 單晶生長(zhǎng)。https://www.hd-tech.ac.cn/沈陽(yáng)中科漢達(dá)科技有限公司創(chuàng)建于2018年，總部位于沈陽(yáng)市國(guó)家自主創(chuàng)新示范核心渾南區(qū)，是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的半導(dǎo)體材料制備裝備和真空非標(biāo)裝置的高新技術(shù)企業(yè)。主營(yíng)半導(dǎo)體裝備、科研裝備、非標(biāo)真空裝置等業(yè)務(wù)。圖 中科漢達(dá)電阻法碳化硅長(zhǎng)晶設(shè)備卓遠(yuǎn)半導(dǎo)體成立于2018年，是一家以創(chuàng)新開(kāi)發(fā)為主導(dǎo)，以先進(jìn)技術(shù)為基石的第三代半導(dǎo)體高新科技企業(yè)，專注于寬禁帶半導(dǎo)體晶體裝備及其材料的研發(fā)生產(chǎn)與制造，主營(yíng)業(yè)務(wù)有寬禁帶半導(dǎo)體晶體生長(zhǎng)裝備、金剛石與碳化硅SiC晶體工藝及解決方案以及在智慧電網(wǎng)、新能源汽車等領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用。卓遠(yuǎn)半導(dǎo)體的物理氣相傳輸(PVT）系統(tǒng)是專為碳化硅晶體生長(zhǎng)而設(shè)計(jì)。基本系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于線圏感應(yīng)加熱概念，可以生長(zhǎng)直徑 6/8英寸的晶錠。廈門(mén)天三半導(dǎo)體有限公司(Skymont) 成立于2020年，是家專業(yè)從事碳化硅晶體生長(zhǎng)設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，主營(yíng)業(yè)務(wù)為碳化硅長(zhǎng)晶爐及用于晶體生長(zhǎng)的CVD原材料。- 長(zhǎng)晶尺寸：6英寸導(dǎo)電型碳化硅晶錠
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦半導(dǎo)體網(wǎng)）：國(guó)內(nèi)碳化硅（SiC）長(zhǎng)晶爐供應(yīng)商10強(qiáng)
