半导体行业
第三代半导体SiC材料研发攻坚——GNR S9高性能直读光谱仪破解掺杂管控难题
国内某专注于第三代半导体材料研发与生产的高新技术企业,主要研发碳化硅(SiC)衬底及外延片,产品应用于新能源汽车车载电源、5G基站射频器件等高性能领域。在SiC材料研发与量产过程中,企业面临着核心技术瓶颈:SiC材料的性能核心在于掺杂元素的准确调控,Mg作为主要掺杂元素,其浓度需严格控制在1×10¹⁷-1×10¹⁹ cm⁻³区间,浓度过高会导致晶格畸变,过低则无法实现器件导电性能要求;同时,材料中微量Fe、Cu、C等杂质会大幅降低器件发光效率与使用寿命,传统检测设备无法实现掺杂元素与痕量杂质的同步准确检测,导致研发周期长、量产良率低,严重制约了产品市场化进程。
为破解这一难题,企业联合高校科研团队,对比了国内外多款高性能直读光谱仪,最终选择GNR S9高性能直读光谱仪作为核心检测设备。GNR S9作为品牌旗舰机型,凝聚了GNR数十年光谱技术精华,针对第三代半导体材料难激发、基体干扰大的特点,优化了激发参数与检测算法,具备超宽光谱覆盖范围,可理想适配SiC、GaN等第三代半导体材料的检测需求。
在研发环节,科研人员借助GNR S9直读光谱仪,快速测定不同工艺条件下SiC材料的掺杂浓度与杂质含量,准确调控Mg掺杂比例与外延生长工艺参数。此前,单次掺杂工艺调试需7-10天,借助该设备,可在24小时内完成多组工艺参数的检测与对比,调试周期缩短60%,大幅加速了新型SiC衬底配方的迭代速度,仅用8个月就完成了高纯度SiC衬底的研发突破,达到国际先进水平。
在量产环节,该设备实现了来料检验、工艺监控、成品质检的全流程覆盖。来料检验阶段,快速检测SiC原料纯度,筛查杂质含量,杜绝不合格原料流入生产线;外延生长阶段,实时抽检外延片成分,监控掺杂元素浓度变化,确保每一批次产品成分均匀稳定;成品质检阶段,对SiC衬底及外延片进行多方面检测,出具准确的元素检测报告,为产品出厂提供权威数据支撑。
设备投用后,企业SiC产品良率从52%提升至73%,掺杂浓度控制精度提升45%,生产效率提升30%,多款SiC外延片产品成功应用于新能源汽车车载电源领域,获得国内头部车企的认可。同时,GNR S9直读光谱仪操作便捷、维护简单,适配实验室研发与车间量产双重场景,无需专业技术人员值守,进一步降低了企业的运营成本,为企业突破第三代半导体材料技术壁垒、实现国产化替代提供了坚实的检测支撑。
