HT-CVD碳化硅炉,全称高温化学气相沉积碳化硅单晶生长炉,是采用高温化学气相沉积法(HT-CVD)生长碳化硅单晶的设备。HT-CVD碳化硅炉工作时,向高温真空炉腔内通入气相前驱体(通常采用硅烷和碳氢化合物作为硅源和碳源)发生化学反应产生结晶簇,结晶簇高温升华,在籽晶上沉积形成碳化硅单晶。
在半导体碳化硅生长领域,常规CVD主要用于在SiC衬底上生长高质量的同质外延薄膜。高温化学气相沉积法(HTCVD)则生长块状碳化硅单晶,其与物理气相传输法(PVT)、液相外延法(LPE)并列为碳化硅单晶生长的三大方法。
HT-CVD碳化硅炉下游应用场景主要包括5G/6G通信基站射频器件衬底、高功率微波器件、高电压功率电子器件,以及其他需要低缺陷密度的高端半导体衬底领域。HT-CVD碳化硅炉可以制备半绝缘型SiC衬底,该衬底凭借高电阻率、低杂质含量优点,是制造GaN HEMT射频器件的理想基底材料,在卫星通信、雷达、5G基站等领域具有重要应用价值。
由于高纯气体价格高、设备研制难度大,HT-CVD碳化硅炉生产及应用成本较高,商业化进展较为缓慢,全球布局企业数量极少。从海外来看,日本电装(Denso)是代表性HTCVD工艺及其长晶炉研究企业,在2009年利用HTCVD法生产出了低缺陷密度SiC晶锭,并于2023年宣布可以通过HTCVD法量产8英寸SiC单晶。
新思界
行业分析人士表示,从我国来看,江苏超芯星半导体有限公司是国内唯一掌握HTCVD创新技术的企业,2020年,超芯星研制出国内首台套HTCVD碳化硅单晶生长设备,2025年,超芯星凭借自主研发的高温化学气相沉积法(HTCVD)碳化硅长晶技术,获得第50届日内瓦国际发明展金奖。
我国还有科研机构以及其他企业布局HT-CVD工艺以及HT-CVD碳化硅炉制造技术。早在2011年,中国科学院半导体研究所申请了“HTCVD法碳化硅晶体生长装置”专利。2019年,张家港迪源电子科技有限公司申请了“一种采用HTCVD法制备高阻碳化硅衬底的方法”专利。
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