1. SiC 和 GaN 半導體材料分析、輔助材料、工藝及裝備驗證平臺-体育平台通用

      發表日期:2021/12/02 瀏覽次數:

      SiC 和 GaN 半導體材料分析、輔助材料、工藝及裝備驗證平臺

        需求與必要性

        經過近 10 年的發展,我國基本建立了以 SiC 和 GaN 爲代表的第三代半導體材料分析、工藝和裝備產業體系。該類材料緊密圍繞光電子、新能源、 5G 等熱點應用,在未來 5 年內將迎來產業化發展的重要機遇。

        然而,同第一代半導體產業類似,我國第三代半導體產業的發展依然面臨諸多問題,如產業鏈各環節所用的關鍵裝備、儀器、耗材等多爲進口,尚未實現技術、裝備的自主可控,增加了產業供應鏈的不安全性;國產化裝備、儀器、耗材難以與產業應用對接,不利於產業生態和各環節的健康發展;進口材料和裝備一次性投入和後續維護價格昂貴等。爲此,需要建立化合物半導體材料、輔助材料、工藝和裝備國產化驗證平臺。

        工程目標

        建立 SiC 和 GaN 半導體材料生長、加工、芯片工藝和封裝檢測公共驗證平臺,實現 6 in / 8 in SiC 單晶襯底和外延材料生長的批量生產,國產化率達到 70%;6 in SiC 上 GaN 外延材料與高功率射頻器件和 8 in Si 上 GaN 外延材料與功率器件實現量產,國產化率達到 70%;部分 6 in / 8 in 材料生長及加工裝備、配套原材料和零部件實現國產化批量替代,裝備國產化率達到 70%。

        工程任務

        化合物半導體材料、輔助材料、工藝和裝備國產化驗證平臺的工程任務主要包括:晶體材料生長設備及其輔助原材料、零部件驗證,晶體材料切、磨、拋加工材料與設備驗證,芯片工藝裝備、工藝流程、原輔料與關鍵零部件驗證,封裝與檢測裝備、流程、原輔料與關鍵零部件驗證。

        晶體材料生長設備及其輔助原材料、零部件驗證

        多數化合物半導體材料仍處於技術開發與突破、產業化驗證的階段,相關企業和研發機構對於單晶生長技術與設備、各類原材料、零部件等的驗證有很大需求。特別是隨着技術的發展,新材料、新技術、新結構不斷涌現,該驗證平臺將會促進協同研究,加速技術升級和完善,降低研發和驗證成本。

        通過建立針對不同材料採用不同原理(如 SiC 單晶籽晶昇華法、液相外延法,GaN 的氫化物氣相外延法、金屬有機物化學氣相外延法、氨熱法等)的單晶生長爐,開展對長晶新技術、新裝備、輔助原材料和關鍵零部件的研究與驗證。

        晶體的切、磨、拋加工材料與設備驗證

        化合物半導體普遍具有硬度高、化學性能穩定的特點,加工難度大,而後續的外延和芯片工藝又對晶體加工提出了更高要求。因此,建立晶體的切、磨、拋加工材料與設備驗證平臺,具備不同材料和不同原理加工能力,並能對加工材料、加工方法和裝備進行驗證。

        芯片工藝裝備、工藝流程、原輔料與關鍵零部件驗證

        新建 6 in / 8 in SiC、6 in / 8 inGaN 工藝平臺,或者運用政府採購的服務方式將已有工藝平臺變爲公共工藝平臺,爲研發機構和企業提供相應服務。這些平臺需具備的功能和能力爲:提供小批量芯片工藝代工,定製化工藝流程開發,國產化原輔料、零部件和工藝裝備等新技術、新產品測試和驗證,並根據需要進行長期運行考覈。

        封裝與檢測裝備、流程、原輔料與關鍵零部件驗證

        面向電力電子、微波射頻等不同應用需求,建立具備高壓、大功率、高頻、高溫封裝等特性的能力,構建器件與模塊燒結、焊接、壓接、3D 封裝等多種封裝技術平臺。研發具備國際領先水平的燒結、焊接、壓接、3D 封裝設備、輔助設備和測試設備,並能夠開展模具設計、材料(如絕緣材料、互聯材料、底板材料等)選擇、技術開發、設備保障、測試分析以及可靠性驗證。

        進行平臺系統軟件的開發以及數據庫建設,聯合上下遊企業開展共性技術研發,共享專利和服務成果,形成開放、共享的運行機制。平臺需提供小批量的封裝和測試代工,定製化的封裝技術開發,國產化原輔料、零部件和封裝裝備等新技術、新產品的測試和驗證,並根據需要安排長期運行考覈。


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