第三代半导体已列入我国 2030 年国家新材料重大工程八大方向之一。碳化硅（SiC)是第三代半导体代表，具有高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率等特点。SiC器件相对于Si器件有三个主要优势：1、极小的通态电阻，可缩小芯片的面积，SiC功率模块的尺寸可达到Si的1/10。2、更高的工作频率，可实现高速开关，周边电感、电容元件的尺寸更加小型化。3、更耐高温，SiC的禁带宽度更高，本征温度可达800度，热导率更高，散热系统的设计更简单，或者可直接采用自然冷却。

   电动汽车采用碳化硅功率器件，可以使工作电压平台可从目前的400V-600V跨进800V+时代，实现电动汽车更高效率、更长的续航里程。目前特斯拉Model3、比亚迪汉等新款电动汽车已经采用了碳化硅功率模块。据Yole分析，2019年功率器件用碳化硅晶片的产能75%被美国公司垄断，其中美国CREE公司占市场的60%以上。目前碳化硅导体功率器件国产化率不到5%，碳化硅材料短缺是主要问题之一。我国在碳化硅材料领域起步晚发展较慢，国际上主流产品以6英寸为主，正在开发8英寸产品；而国内4英寸碳化硅材料基本达到产业化水平，6英寸碳化硅材料正处于技术开发中，在质量、良率、成本等方面还存在差距，急需产业化突破。

本项目总体目标通过研发大尺寸高性能SiC材料在晶体生长、衬底加工和外延生长中的关键产业化技术，突破材料研发到产业化的技术瓶颈，实现大尺寸SiC材料批量化生产能力，为宁波市打通SiC功率器件制造产业链提供材料基础。

本项目需要解决的以下技术难题：①高纯碳化硅原料合成技术：合成后的碳化硅原料氮含量＜1.3E16以下，颗粒度8-20比例高于70％。②籽晶与台座键合粘接技术：保证粘合籽晶在后续的碳化硅晶体生长过程中，不会出现六方空洞缺陷。③碳化硅晶体生长过程中缺陷控制技术：晶体的MPD、TSD、BPD等缺陷保持在合理范围内，其中MPD的缺陷<1cm－2,多型共生缺陷<5%面积。④大尺寸碳化硅晶体长晶技术：产业化要求量产尺寸为6英寸、厚度为20mm以上晶体，研发尺寸8英寸，厚度在15mm以上晶体。⑤晶体定向和衬底加工技术：将晶体用X光定向后，需进行切片、倒角、退火、研磨、抛光等一系列工艺技术。⑥大尺寸碳化硅同质外延技术：外延薄膜的缺陷控制和薄膜的均匀性调控技术是核心，直接关系后续器件的性能和良率。

碳化硅材料生产的技术难点工艺研发周期长，难度高。解决以上碳化硅材料产业化的技术难题，需要系统研发重点突破，通过长晶炉设备、大尺寸长晶工艺和外延技术并联加串联研发，重点突破6英寸碳化硅单晶生长、缺陷控制、衬底加工和同质外延等关键核心技术等难题，解决6英寸碳化硅从单晶、衬底到外延片的规模化生产问题，同时为下一代8英寸碳化硅晶体研发做出技术积累。

导致与国外竞争对手技术/产品之间差距的主要原因，主要是技术积累不够；目前国际是碳化硅材料处于垄断地位的美国Cree公司成立于1987年，一值从事碳化硅领域产品研发和生产，其已经实现了6英寸碳化硅晶体到器件的全产业链发展，并且研发的8英寸碳化硅材料预计两三年后具备量产能力。我国碳化硅链起步晚发展慢，6英寸碳化硅晶体在两三年前刚实现技术突破，实现部分产品量产，但是产品良率和性能和国外差距依然较大。因此，为了加快我国在碳化硅产业链的突破，实现碳化硅材料的自主可控和企业的健康发展，需要在现有技术基础上从碳化硅生长设备、原料、热场、加工、外延全链条上加大研发投入力度来加速研发进度，实现技术快速迭代，在质量、良率等方面快速提升，实现赶超。

一、预期实现技术指标：

1. 晶体技术指标：

5. 碳化硅晶体直径150.0±0.25mm；
5. 微管缺陷MPD<0.2cm-2；
5. TSD晶体缺陷小于200cm-2
5. 晶体厚度大于20mm。

2. 衬底片技术指标：

5. 衬底厚度0.350 ±0.0 25mm；
5. 表面粗糙度Ra(10μmX10μm)≤0.2nm；

5. TTV≤10 μm、Warp≤40 μm、LTV≤4 μm

3. 外延片技术指标：

5. 表面致命缺陷密度＜0.4cm-2；
5. 外延片内掺杂浓度均匀性＜4%；
5. 表面大于0.3μm的颗粒≤30个。

二、知识产权指标：申请专利20件。

三、产业化指标：项目执行期间，实现自产6英寸650V/1200V碳化硅外延片供应量不少于1万片。