SiC 和 GaN 半導(dǎo)體材料分析、輔助材料、工藝及裝備驗(yàn)證平臺(tái)

　　需求與必要性

　　經(jīng)過近 10 年的發(fā)展，我國基本建立了以 SiC 和 GaN 為代表的第三代半導(dǎo)體材料分析、工藝和裝備產(chǎn)業(yè)體系。該類材料緊密圍繞光電子、新能源、 5G 等熱點(diǎn)應(yīng)用，在未來 5 年內(nèi)將迎來產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要機(jī)遇。

　　然而，同第一代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)類似，我國第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展依然面臨諸多問題，如產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)所用的關(guān)鍵裝備、儀器、耗材等多為進(jìn)口，尚未實(shí)現(xiàn)技術(shù)、裝備的自主可控，增加了產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的不安全性;國產(chǎn)化裝備、儀器、耗材難以與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用對(duì)接，不利于產(chǎn)業(yè)生態(tài)和各環(huán)節(jié)的健康發(fā)展;進(jìn)口材料和裝備一次性投入和后續(xù)維護(hù)價(jià)格昂貴等。為此，需要建立化合物半導(dǎo)體材料、輔助材料、工藝和裝備國產(chǎn)化驗(yàn)證平臺(tái)。

　　工程目標(biāo)

　　建立 SiC 和 GaN 半導(dǎo)體材料生長、加工、芯片工藝和封裝檢測公共驗(yàn)證平臺(tái)，實(shí)現(xiàn) 6 in / 8 in SiC 單晶襯底和外延材料生長的批量生產(chǎn)，國產(chǎn)化率達(dá)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(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，國產(chǎn)化率達(dá)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(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化批量替代，裝備國產(chǎn)化率達(dá)到 70%。

　　工程任務(wù)

　　化合物半導(dǎo)體材料、輔助材料、工藝和裝備國產(chǎn)化驗(yàn)證平臺(tái)的工程任務(wù)主要包括：晶體材料生長設(shè)備及其輔助原材料、零部件驗(yàn)證，晶體材料切、磨、拋加工材料與設(shè)備驗(yàn)證，芯片工藝裝備、工藝流程、原輔料與關(guān)鍵零部件驗(yàn)證，封裝與檢測裝備、流程、原輔料與關(guān)鍵零部件驗(yàn)證。

　　晶體材料生長設(shè)備及其輔助原材料、零部件驗(yàn)證

　　多數(shù)化合物半導(dǎo)體材料仍處于技術(shù)開發(fā)與突破、產(chǎn)業(yè)化驗(yàn)證的階段，相關(guān)企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)對(duì)于單晶生長技術(shù)與設(shè)備、各類原材料、零部件等的驗(yàn)證有很大需求。特別是隨著技術(shù)的發(fā)展，新材料、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)，該驗(yàn)證平臺(tái)將會(huì)促進(jìn)協(xié)同研究，加速技術(shù)升級(jí)和完善，降低研發(fā)和驗(yàn)證成本。

　　通過建立針對(duì)不同材料采用不同原理(如 SiC 單晶籽晶升華法、液相外延法，GaN 的氫化物氣相外延法、金屬有機(jī)物化學(xué)氣相外延法、氨熱法等)的單晶生長爐，開展對(duì)長晶新技術(shù)、新裝備、輔助原材料和關(guān)鍵零部件的研究與驗(yàn)證。

　　晶體的切、磨、拋加工材料與設(shè)備驗(yàn)證

　　化合物半導(dǎo)體普遍具有硬度高、化學(xué)性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，加工難度大，而后續(xù)的外延和芯片工藝又對(duì)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(shè)備驗(yàn)證平臺(tái)，具備不同材料和不同原理加工能力，并能對(duì)加工材料、加工方法和裝備進(jìn)行驗(yàn)證。

　　芯片工藝裝備、工藝流程、原輔料與關(guān)鍵零部件驗(yàn)證

　　新建 6 in / 8 in SiC、6 in / 8 inGaN 工藝平臺(tái)，或者運(yùn)用政府采購的服務(wù)方式將已有工藝平臺(tái)變?yōu)楣补に嚻脚_(tái)，為研發(fā)機(jī)構(gòu)和企業(yè)提供相應(yīng)服務(wù)。這些平臺(tái)需具備的功能和能力為：提供小批量芯片工藝代工，定制化工藝流程開發(fā)，國產(chǎn)化原輔料、零部件和工藝裝備等新技術(shù)、新產(chǎn)品測試和驗(yàn)證，并根據(jù)需要進(jìn)行長期運(yùn)行考核。

　　封裝與檢測裝備、流程、原輔料與關(guān)鍵零部件驗(yàn)證

　　面向電力電子、微波射頻等不同應(yīng)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(gòu)建器件與模塊燒結(jié)、焊接、壓接、3D 封裝等多種封裝技術(shù)平臺(tái)。研發(fā)具備國際領(lǐng)先水平的燒結(jié)、焊接、壓接、3D 封裝設(shè)備、輔助設(shè)備和測試設(shè)備，并能夠開展模具設(shè)計(jì)、材料(如絕緣材料、互聯(lián)材料、底板材料等)選擇、技術(shù)開發(fā)、設(shè)備保障、測試分析以及可靠性驗(yàn)證。

　　進(jìn)行平臺(tái)系統(tǒng)軟件的開發(fā)以及數(shù)據(jù)庫建設(shè)，聯(lián)合上下游企業(yè)開展共性技術(shù)研發(fā)，共享專利和服務(wù)成果，形成開放、共享的運(yùn)行機(jī)制。平臺(tái)需提供小批量的封裝和測試代工，定制化的封裝技術(shù)開發(fā)，國產(chǎn)化原輔料、零部件和封裝裝備等新技術(shù)、新產(chǎn)品的測試和驗(yàn)證，并根據(jù)需要安排長期運(yùn)行考核。