艾邦智造：2024年碳化硅外延及供应商汇总指南（52页）.pdf

1、艾邦半导体网艾邦半导体网www.ab-www.ab- 艾邦智造&艾邦半导体网 2024年3月www.ab-Introduction to Silicon Carbide Epitaxy and SuppliersIntroduction to Silicon Carbide Epitaxy and Suppliers艾邦半导体网艾邦半导体网www.ab-www.ab- 艾邦智造&艾邦半导体网 2024年3月www.ab-一、碳化硅外延概述1、定义与分类2、制备工艺3、外延设备4、市场规模 5、发展趋势及痛点二、外延产能及供应商1、国内供应商分布图2、外延产能统计图3、国内供应商介绍艾邦半导体网

2、艾邦半导体网www.ab-www.ab- 艾邦智造&艾邦半导体网 2024年3月www.ab-www.ab-1 1、定义与分类、定义与分类外延是指在碳化硅衬底的表面，生长出的一层质量更高的单晶材料，在导电型碳化硅衬底表面生长一层碳化硅外延层，称为同质外延；在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层，则称为异质外延。外延的尺寸也和衬底一样，主要有 2 英寸（50mm）、3 英寸（75mm）、4 英寸（100mm）、6 英寸（150mm）、8 英寸（200mm）等规格。碳化硅外延可以制造各类功率器件，可用于新能源汽车、光伏储能、航空航天等领域；氮化镓外延可以制造各类射频器件，用于5G通讯、雷达等领域。

3、www.ab-2 2、作用与参数、作用与参数重要性：重要性：碳化硅晶体在生长过程中会不可避免地产生缺陷、引入杂质，导致衬底材料的质量和性能都不够好，而外延层的生长可以消除衬底中的某些缺陷，使晶格排列整齐。现在几乎所有的器件都是在而外延层的生长可以消除衬底中的某些缺陷，使晶格排列整齐。现在几乎所有的器件都是在外延上实现的外延上实现的，因此外延的质量对器件的性能有着决定性的影响，而外延的质量又受到晶体和衬底加工的影响，外延处在一个产业的中间环节，起着承上启下的关键作用。从价值角度来看，碳化硅产业链附加值向上游集中，外延（含衬底）在碳化硅产业链中价值量较高。根据 CASA 整理的数据，衬底和外延作为

4、碳化硅产业链的上游环节，分别占碳化硅功率器件成本结构衬底和外延作为碳化硅产业链的上游环节，分别占碳化硅功率器件成本结构的的 47%47%、23%23%。高质量的碳化硅外延片生产壁垒高，加之全球碳化硅器件下游需求旺盛，造成高质量碳化硅外延片供应紧俏，使得碳化硅外延片在产业链中的价值量占比较高。关键参数关键参数：碳化硅外延材料的最关键参数是厚度和掺杂浓度。外延的参数需求取决于器件的设计，根据器件的电压等级不同，外延参数也不同。外延厚外延厚度越大（难度越大），能承受的电压越高度越大（难度越大），能承受的电压越高，一般100V电压需要1m厚度外延，600V需要6m，1200-1700V需要10-15m

5、，15000V则需要上百微米（约150m）。碳化硅功率器件成本结构www.ab-3 3、缺陷问题、缺陷问题缺陷影响：缺陷影响：控制碳化硅外延缺陷是制备高性能器件的关键，缺陷会对碳化硅功率器件的性能和可靠性有严重影响。外延缺陷指标主要有：衬底缺陷，如微管、贯穿螺型位错衬底缺陷，如微管、贯穿螺型位错TSDTSD、贯穿刃型位错、贯穿刃型位错TEDTED、基平、基平面位错面位错BPDBPD等等；外延生长产生的位错；宏观缺陷，如三角形缺陷、胡萝卜缺陷/彗星型缺陷、浅坑、生长的堆垛层错、掉落物等；TSD和TED基本不影响最终的碳化硅器件的性能，而BPD会引发器件性能的退化；宏观缺陷一旦出现在器件上，器件就

6、会测试失败，导致良率降低。参考资料：亿渡数据 22年中国SiC碳化硅器件行业深度研究报告www.ab-4 4、制备工艺、制备工艺现阶段SiC外延的制备方法主要包括：化学气相淀积（化学气相淀积（CVDCVD）、分子束外延（）、分子束外延（MBEMBE）、液相外延法）、液相外延法（LPELPE）、脉冲激光淀积和升华法（）、脉冲激光淀积和升华法（PLDPLD）等。对比三种制备方法，虽然MBE法和LPE法制备的碳化硅外延质量更好，但生长速率太慢，无法满足工业化的需求，而化学气相沉积法CVD生长速率较高，外延质量也符合要求，并且CVD系统比较简单易操作，成本更低。SiCSiC外延外延层三种生长方式优缺点