场景内容

以单晶碳化硅为代表的第三代半导体材料具备高功率、耐高压、耐高温、高频、低能耗、抗辐射能力强等优点,可广泛应用于新能源汽车、5G通讯、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等现代工业领域。第三代半导体行业是我国“新基建”战略的重要组成部分,并有望引发科技变革并重塑国际半导体产业格局。

基础条件

华宇公司自成立以来,依托在电子特气行业多年的技术沉淀和人才优势,形成了独有的特种气体合成、应用完整思路和方法,掌握了电子级硅烷工业化制备的核心技术,研发团队中既有理论知识深厚的博士、研究员等,也有生产实践经验丰富的工程技术人员。公司与国内某可研机构合作,共同研发了以硅基特种气体为前驱体的化学气相沉积制备SiC晶体、外延的设备及工艺,取得了较好的试验效果(试验尚未结题),积累了较为丰富的试验数据。公司利用自产硅烷气体采用化学气相沉积工艺制备硅碳负极材料,积累了扎实的工程经验。硅烷制备碳化硅粉体与化学气相沉积制备碳化硅晶体、硅碳负极材料类似,尤其是通过对化学气相沉积碳化硅晶体试验设备进行气流进出道改造、工艺腔室结构优化等即可完成基础试验条件。跟进基本试验情况,结合前期试验数据和经验,设计硅烷制备碳化硅粉体设备具有坚实的基础,可减少诸多的无序探索,场景进行更有方向和效率。

技术需求

1.开发一种高温化学气相沉积设备和高温化学气相沉积工艺。

a)双感应线圈,CVD最高温度2500°C,控温精度±0.5°咒,控压精度±0.1mbar,红外测温精度±3C;

b)炉体系统采用双层水冷,与反应气体接触的材料(含进气管道)均采用高纯材料,避免加热装置对粉体的污染;

c)气体流量采用质量流量计自动控制,流量控制精度不低于±0.1%FS,气路氦检漏率≤1.0E-7Pa.L/s;

h)压力控制系统应包括但不限于蝶阀、油泵、薄膜规、真空规、真空机组等,设备机组连续稳定运行时间不低于

4000小时;

2.利用开发的CVD沉积设备,研发出一种化学气相沉积碳化硅粉体制备工艺;

3.碳化硅粉体的纯度、颗粒度应满足第三代半导体碳化硅物理法晶体生长的要求。具体为:SiC粉体的粒径约为

300~500μm,铁、镍、钙、铝、硼、磷、钒均小于0.1ppm。

预期成效和推广价值

通过构建AI驱动的精密化高纯碳化硅粉体工业生态系统,创新性融合动态参数调整技术与CVD工艺优化,实现碳

化硅粉体制备效率提升30%、能耗降低20%,成功量产纯度≥5N、缺陷密度低于10-2/cm2的碳化硅粉体,并突破8英寸大尺寸晶体生长技术,为高频高压功率器件提供核心材料支撑。该体系同步形成批量化、稳定化的SiC粉体规模制备能力,年产值突破10亿元,使第三代半导体SiC晶体生产成本下降30%以上,加速其在新能源汽车、智能电网等领域的规模化应用。通过材料端-制造端的协同创新,不仅推动半导体芯片向更高能效迭代(电力功耗降低40%以上),更以“高纯度粉体+大尺寸晶圆”的全链条突破,重构第三代半导体产业生态,为全球能源革命提供兼具性能优势与成本竞争力的中国解决方案。

合作方式

联合研发、技术许可、投资入股