SiC 和 GaN 半导体材料分析、辅助材料、工艺及装备验证平台-华普通用

SiC 和 GaN 半导体材料分析、辅助材料、工艺及装备验证平台

　　需求与必要性

　　经过近 10 年的发展，我国基本建立了以 SiC 和 GaN 为代表的第三代半导体材料分析、工艺和装备产业体系。该类材料紧密围绕光电子、新能源、 5G 等热点应用，在未来 5 年内将迎来产业化发展的重要机遇。

　　然而，同第一代半导体产业类似，我国第三代半导体产业的发展依然面临诸多问题，如产业链各环节所用的关键装备、仪器、耗材等多为进口，尚未实现技术、装备的自主可控，增加了产业供应链的不安全性;国产化装备、仪器、耗材难以与产业应用对接，不利于产业生态和各环节的健康发展;进口材料和装备一次性投入和后续维护价格昂贵等。为此，需要建立化合物半导体材料、辅助材料、工艺和装备国产化验证平台。

　　工程目标

　　建立 SiC 和 GaN 半导体材料生长、加工、芯片工艺和封装检测公共验证平台，实现 6 in / 8 in SiC 单晶衬底和外延材料生长的批量生产，国产化率达到 70%;6 in SiC 上 GaN 外延材料与高功率射频器件和 8 in Si 上 GaN 外延材料与功率器件实现量产，国产化率达到 70%;部分 6 in / 8 in 材料生长及加工装备、配套原材料和零部件实现国产化批量替代，装备国产化率达到 70%。

　　工程任务

　　化合物半导体材料、辅助材料、工艺和装备国产化验证平台的工程任务主要包括：晶体材料生长设备及其辅助原材料、零部件验证，晶体材料切、磨、抛加工材料与设备验证，芯片工艺装备、工艺流程、原辅料与关键零部件验证，封装与检测装备、流程、原辅料与关键零部件验证。

　　晶体材料生长设备及其辅助原材料、零部件验证

　　多数化合物半导体材料仍处于技术开发与突破、产业化验证的阶段，相关企业和研发机构对于单晶生长技术与设备、各类原材料、零部件等的验证有很大需求。特别是随着技术的发展，新材料、新技术、新结构不断涌现，该验证平台将会促进协同研究，加速技术升级和完善，降低研发和验证成本。

　　通过建立针对不同材料采用不同原理(如 SiC 单晶籽晶升华法、液相外延法，GaN 的氢化物气相外延法、金属有机物化学气相外延法、氨热法等)的单晶生长炉，开展对长晶新技术、新装备、辅助原材料和关键零部件的研究与验证。

　　晶体的切、磨、抛加工材料与设备验证

　　化合物半导体普遍具有硬度高、化学性能稳定的特点，加工难度大，而后续的外延和芯片工艺又对晶体加工提出了更高要求。因此，建立晶体的切、磨、抛加工材料与设备验证平台，具备不同材料和不同原理加工能力，并能对加工材料、加工方法和装备进行验证。

　　芯片工艺装备、工艺流程、原辅料与关键零部件验证

　　新建 6 in / 8 in SiC、6 in / 8 inGaN 工艺平台，或者运用政府采购的服务方式将已有工艺平台变为公共工艺平台，为研发机构和企业提供相应服务。这些平台需具备的功能和能力为：提供小批量芯片工艺代工，定制化工艺流程开发，国产化原辅料、零部件和工艺装备等新技术、新产品测试和验证，并根据需要进行长期运行考核。

　　封装与检测装备、流程、原辅料与关键零部件验证

　　面向电力电子、微波射频等不同应用需求，建立具备高压、大功率、高频、高温封装等特性的能力，构建器件与模块烧结、焊接、压接、3D 封装等多种封装技术平台。研发具备国际领先水平的烧结、焊接、压接、3D 封装设备、辅助设备和测试设备，并能够开展模具设计、材料(如绝缘材料、互联材料、底板材料等)选择、技术开发、设备保障、测试分析以及可靠性验证。

　　进行平台系统软件的开发以及数据库建设，联合上下游企业开展共性技术研发，共享专利和服务成果，形成开放、共享的运行机制。平台需提供小批量的封装和测试代工，定制化的封装技术开发，国产化原辅料、零部件和封装装备等新技术、新产品的测试和验证，并根据需要安排长期运行考核。