用核反应堆造SiC？一次产1000片？

近日，据韩媒报道，韩国原子能研究院（KAERI）利用核反应堆技术，开发了世界首创的“SiC晶圆大批量掺杂技术”。该技术有3大特点：

● 一次可掺杂1000片，产能提升数百倍。

● 掺杂均匀度提高到 0.35%，而传统掺杂均匀度在 6%，提高了17倍。

● 2023年将会量产。

KAERI的碳化硅中子掺杂反应堆设备

新型碳化硅掺杂技术：

性能提升17倍，2023年量产

2月10日，韩国原子能研究院（KAERI）宣布，他们已开发出一种可以 大批量 实现 碳化硅晶片掺杂 的技术。

据介绍，该技术的主要是基于韩国核反应堆“Hanaro”设备的“ 中子嬗变掺杂（NTD） ”技术。

通过该技术，KAERI已经开发了一个可以 同时 对 1000片4英寸碳化硅晶圆 进行掺杂的设备。

同时，KAERI开发了一种可以将 中子掺杂均匀度 （RRG）保持在 1%以内 的技术。据介绍，目前传统碳化硅晶圆的掺杂均匀度在 6% 的水平，而该研究团队将掺杂精度提高到 0.35% 的水平，相比之下提升了 17倍 。

Hanaro 生产的碳化硅半导体晶片

据“三代半风向”了解，1996 年1月，KAERI的中子应用反应堆 ( HANARO ) 开始运行。2002年KAERI完成了“硅锭掺杂技术”开发，2010 年其辐照硅的产量超过30吨。

2021年6月，KAERI进行了 碳化硅NTD实验 。Hanaro负责人关光民说：“我们的目标是到 2023年 ，真正实现碳化硅功率半导体NTD掺杂的 商业化 。”

HANARO反应堆

中子嬗变掺杂（NTD）是什么？

有哪些优势？

由于碳化硅的键强度高，杂质扩散所要求的温度(＞1800℃)大大超过硅器件工艺，层间介质和栅极氧化层(SiO ₂ ，Si ₃ N ₄ )等不能承受这么高的温度，所以器件制作工艺中的掺杂不能采用扩散工艺，只能利用 外延控制掺杂 和 高温离子注入掺杂 。

常规的离子注入很难提高SiC掺杂的均匀性，KAERI认为唯一可行的方法就是 中子掺杂 。

简单来说，中子嬗变掺杂（NTD）是通过将中子照射到 碳化硅单晶（锭） 上，并将极少量的原子核转化为磷（P）来制造半导体的原理。

SiC材料的中子嬗变掺杂原理。原子能研究所提供

与直接添加磷的一般化学工艺相比，磷分布更均匀。由于这些优点，NTD主要用于生产控制 高电压 和 大电流 的超高质量 功率半导体器件 。

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与常规方法相比，这种掺杂方法的优点是 掺杂均匀 、 精确度高 ，可控制掺杂量（电阻率）。

常规掺杂（上）与NTD掺杂（下）

据介绍，KAERI 的核反应堆 (HANARO) 在反射器区域有2个垂直照射孔NTD1和NTD2，这是他们实现 硅和碳化硅中子嬗变掺杂 (NTD) 的设施。

除了碳化硅晶片NTD掺杂外，KERI在 碳化硅器件 的开发方面也非常有经验。

2015年12月，KERI宣布开发出 碳化硅功率半导体器件 ，并与Maple半导体签订了技术转让合同。

2021年4月21日，KERI与YES Power Technix达成技术转让协议，以1163万人民币将 SiC MOSFET（沟槽结构）技术 转让给后者。