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(jīng)過(guò)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體材料分析、工藝和裝備產(chǎn)業(yè)體系。該類(lèi)材料緊密?chē)@光電子、新能源、 5G 等熱點(diǎn)應用，在未來(lái) 5 年內將迎來(lái)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要機遇。

　　然而，同第一代半導體產(chǎn)業(yè)類(lèi)似，我國第三代半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展依然面臨諸多問(wèn)題，如產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節所用的關(guān)鍵裝備、儀器、耗材等多為進(jìn)口，尚未實(shí)現技術(shù)、裝備的自主可控，增加了產(chǎn)業(yè)供應鏈的不安全性;國產(chǎn)化裝備、儀器、耗材難以與產(chǎn)業(yè)應用對接，不利于產(chǎn)業(yè)生態(tài)和各環(huán)節的健康發(fā)展;進(jìn)口材料和裝備一次性投入和后續維護價(jià)格昂貴等。為此，需要建立化合物半導體材料、輔助材料、工藝和裝備國產(chǎn)化驗證平臺。

　　工程目標

　　建立 SiC 和 GaN 半導體材料生長(cháng)、加工、芯片工藝和封裝檢測公共驗證平臺，實(shí)現 6 in / 8 in SiC 單晶襯底和外延材料生長(cháng)的批量生產(chǎn)，國產(chǎn)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(shí)現量產(chǎn)，國產(chǎn)化率達到 70%;部分 6 in / 8 in 材料生長(cháng)及加工裝備、配套原材料和零部件實(shí)現國產(chǎn)化批量替代，裝備國產(chǎn)化率達到 70%。

　　工程任務(wù)

　　化合物半導體材料、輔助材料、工藝和裝備國產(chǎn)化驗證平臺的工程任務(wù)主要包括：晶體材料生長(cháng)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(guān)鍵零部件驗證，封裝與檢測裝備、流程、原輔料與關(guān)鍵零部件驗證。

　　晶體材料生長(cháng)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于技術(shù)開(kāi)發(fā)與突破、產(chǎn)業(yè)化驗證的階段，相關(guān)企業(yè)和研發(fā)機構對于單晶生長(cháng)技術(shù)與設備、各類(lèi)原材料、零部件等的驗證有很大需求。特別是隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，新材料、新技術(shù)、新結構不斷涌現，該驗證平臺將會(huì )促進(jìn)協(xié)同研究，加速技術(shù)升級和完善，降低研發(fā)和驗證成本。

　　通過(guò)建立針對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、金屬有機物化學(xué)氣相外延法、氨熱法等)的單晶生長(cháng)爐，開(kāi)展對長(cháng)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(xué)性能穩定的特點(diǎn)，加工難度大，而后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，并能對加工材料、加工方法和裝備進(jìn)行驗證。

　　芯片工藝裝備、工藝流程、原輔料與關(guān)鍵零部件驗證

　　新建 6 in / 8 in SiC、6 in / 8 inGaN 工藝平臺，或者運用政府采購的服務(wù)方式將已有工藝平臺變?yōu)楣补に嚻脚_，為研發(fā)機構和企業(yè)提供相應服務(wù)。這些平臺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(kāi)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)品測試和驗證，并根據需要進(jìn)行長(cháng)期運行考核。

　　封裝與檢測裝備、流程、原輔料與關(guān)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(shù)平臺。研發(fā)具備國際領(lǐng)先水平的燒結、焊接、壓接、3D 封裝設備、輔助設備和測試設備，并能夠開(kāi)展模具設計、材料(如絕緣材料、互聯(lián)材料、底板材料等)選擇、技術(shù)開(kāi)發(fā)、設備保障、測試分析以及可靠性驗證。

　　進(jìn)行平臺系統軟件的開(kāi)發(fā)以及數據庫建設，聯(lián)合上下游企業(yè)開(kāi)展共性技術(shù)研發(fā)，共享專(zhuān)利和服務(wù)成果，形成開(kāi)放、共享的運行機制。平臺需提供小批量的封裝和測試代工，定制化的封裝技術(shù)開(kāi)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)品的測試和驗證，并根據需要安排長(cháng)期運行考核。