半导体--SiC 产业链

SiC 衬底是第三代化合物半导体材料中GaN及SiC 应用的基石。可以通过在SiC 衬底上生成所需的薄膜材料形成外延片，进一步制成器件。

 

SiC 产业链
为什么要做外延呢？
外延是指通过外延生长技术（如气相外延MOCVD、液相外延等）在衬底上生长出来的薄膜。这个薄膜可以与衬底用相同的材料（同质外延），但可以用与衬底不同的材料（异质外延）。
如果还闹不明白啥是外延，可以参考这里：衬底与外延，这俩到底是啥关系？这回帮你捋顺了！

 

外延的主要作用可以归结两个方面：
一是，同质外延，可以提升器件的稳定性。从生产工艺来看，外延技术对外延温度、气流、时间等参数的精确控制，使得外延层的缺陷度可以比同质衬底更小，在衬底上沉积一层外延可以达到提高器件的性能及可靠性的目的。器件依据不同的设计，所需的外延层厚度也会有所差异。一般而言，外延的厚度越大，器件能够承受的电压也就越高（比如，600V~6500V的应用，SiC 外延层的厚度一般在1~40um，而衬底厚度一般在几百um左右）。由于SiC 外延有一定难度，所以市场上有一些专门做SiC 外延的厂商。
二是，异质外延，可以大幅降低成本。比如，它通过在便宜的硅片上生长一层薄薄的GaN外延，这样用成熟（便宜，12英寸Si衬底也就200/片）的第一代半导体材料做衬底，来(部分)实现第三代半导体（SiC 6英寸衬底6000+/片）宽禁带的特性，可谓是相当划算。但是像这种异质外延的结构，也存在很多问题，比如晶格失配（可以理解为把脚手架搭在塑料地基上）、温度系数不一致（热胀冷缩，温度变化时，不同材质肯定存在问题）、热传导不良（Si的导热性很差的）等等。

 

借助石墨烯实现Si衬底上单晶GaN薄膜的外延生长
在导电型SiC 衬底上生长SiC 外延层制得SiC 外延片，可进一步制成功率器件，应用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等领域
在半绝缘型SiC 衬底上生长氮化镓外延层制得SiC 基氮化镓（GaN-on-SiC）外延片，可进一步制成微波射频器件，应用于5G 通讯、雷达等领域。

 

SiC衬底与外延片的价格趋势
SiC衬底价格会随着尺寸增加有所下降，同时进一步带来销量的稳步上升。目前衬底发展最重要的方向趋势是扩大直径，这会降低衬底生产成本，进而降低售价，价格的下降也会加速SiC衬底在各领域内的渗透。根据CASA数据预测，SiC衬底和外延随着产业技术逐步成熟（良率提升）和产能扩张（供给提升），预计衬底价格将以每年8%的速度下降。