项目|美空军实验室寻求研发大面积碳化硅衬底和外延工艺

     美国空军研究实验室(AFRL)发布信息征询书，寻找能够合作开发大面积碳化硅(SiC)衬底和外延工艺的企业，以降低现有技术的成本和提高产品质量。预计投入资金1350万美元。

    项目背景：

    美国空军希望能够实现从直流到射频频段的全频谱感知能力，核心是微波到亚毫米波频段(300MHz–300GHz)。具体到军用射频、功率管理和分配等器件的研发上，通过利用基于SiC衬底的同质/异质外延器件，有望带来成本、尺寸、重量和性能等方面的革命性突破。

    射频氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)正快速成为美军大功率射频应用领域的重要技术。得益于高电压和大电流处理能力、高开关频率等优点，高质量半绝缘SiC衬底成为实现高性能GaN射频器件不可或缺的基础，其性能远超过硅基GaN器件。而要实现SiC衬底，就需要采用同质外延生长工艺生长出厚度从几微米到大于100微米、精确掺杂的SiC层，以满足不同电压需要。

    项目内容：

    该项目主要目标是实现低成本，高质量直径大至200毫米的SiC晶圆，关键技术指标包括：

    (1)展示轴向梯度传输(AGT)晶体生长工艺可提升导电(N掺杂)和半绝缘(V掺杂)SiC晶圆的质量、产能和合格率;

    (2)展示钒作为背景掺杂剂可取得均匀性良好、径向和横向电阻率大于1012ohm-cm的4H和6HSiC晶圆;

    (3)展示超过现有先进工艺水平的SiC衬底制造和抛光工艺;

    (4)展示衬底和外延层中的缺陷数比现有工艺减少一个数量级，并将衬底和外延层晶圆的制造成本同时减少50%以上;

    (5)展示SiC外延层生长速率超过60微米每小时，并具备质量高、厚度和掺杂密度相同、可支撑多种器件结构等优点，支撑的器件包括但不限于肖特基二极管、金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)、结型场效应管(JFET)和双极型结型晶体管(BJT)等。

    附：

    根据Yole最新发布的预测书数据显示，SiC基GaN仍是目前GaN器件的主流，占市场总量的95%以上;在未来5年发展中，国防领域仍将是GaN不可忽视的重要应用市场，并保持稳定增长，详见3月26日本公号文章。

    美国陆军也于3月中旬与GE航空签订价值210万美元、为期18个月的合同，验证氮化镓(GaN)基SiCMOSFET在15kW、28VDC/600VDC双向转换器应用中所带来的巨大性能提升，