浮思特 | SiC技术2025：突破性进展与产业变革

随着电动汽车、可再生能源系统和高性能计算等新兴技术将传统硅技术推向极限，材料科学正在不断发展以满足新的性能需求。功率半导体技术面临着在多样化严苛应用中实现更高电压运行、更优热管理和更高能效的压力。

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2024年，碳化硅功率电子领域取得多项重大进展，这一趋势持续至2025年。

Soitec的工程化碳化硅基板

在电子行业中，MOSFET、IGBT和肖特基二极管等开关器件是功率转换应用的核心。得益于更优的电压耐受、能效和工作温度特性，碳化硅器件正快速成为这些应用的首选。但其高昂成本和生产挑战限制了大规模应用。为此，Soitec在2024年APEC大会上推出了新型碳化硅基板。

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该技术基于Soitec的Smart Cut工艺，通过将可重复使用的薄供体晶圆键合到高掺杂聚碳化硅(pSiC)载具晶圆上，形成高质量碳化硅器件层。其创新优势包括：通过重复使用供体晶圆和低能耗化学气相沉积法生产pSiC，实现二氧化碳排放量最高降低四倍;新型pSiC基板电阻显著降低(2 mΩ-cm vs传统15-20 mΩ-cm)，有效提升功率MOSFET和二极管性能;省去背接触工艺中的激光退火环节，简化制程的同时改善基板平整度，提升良率和可靠性。

SICC的碳化硅突破

在electronica 2024展会上，SICC展示了多项行业首创技术：

半导体依赖高度有序的晶格结构实现可控电子迁移。周期性原子排列形成的电子能带结构决定了带隙、载流子迁移率和导电性等关键特性。其中晶体纯度与结构完整性对电荷传输效率至关重要，晶格缺陷会显著影响器件的电、热、机械性能。

针对碳化硅晶体制备难题，SICC开发出150mm和200mm基板，实现接近零的螺纹位错密度与极低基面位错密度，大幅提升器件良率。更值得关注的是，该公司展示了业界首个300mm N型碳化硅基板，创下化合物半导体领域最大尺寸记录。

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此外，SICC宣布其半绝缘基板实现零微管密度(MPD)突破。通过精密晶体生长工艺，该技术将优化碳化硅在高频射频器件中的应用。

碳化硅的未来展望

碳化硅技术正成为应对高性能与可持续电子需求的关键方案，2025年或将成为其应用的重要里程碑。随着电动汽车、清洁能源和先进电力系统对材料性能提出超越硅极限的要求，碳化硅在缺陷控制、大尺寸基板和规模化制造方面的突破，将推动电子行业进入高效可靠的新纪元。