中科院物理研究所成功制備單一晶型8英寸SiC晶體
近期,中科院物理研究所在寬禁帶半導體領(lǐng)域取得重要進展,研人員通過優(yōu)化生長工藝,進一步解決了多型相變問題,持續(xù)改善晶體結(jié)晶質(zhì)量,成功生長出單一4H晶型的8英寸SiC晶體。
SiC器件的成本主要由襯底、外延、流片和封測等環(huán)節(jié)形成,襯底在SiC器件成本中占比高達約45%。進一步擴大SiC襯底尺寸,在單個襯底上增加器件的數(shù)量是降低成本的主要途徑。8英寸SiC襯底將比6英寸在成本降低上具有明顯優(yōu)勢。8英寸SiC晶體生長的難點在于:首先要研制出8英寸籽晶;其次要解決大尺寸帶來的溫場不均勻、氣相原料分布和輸運效率問題;另外,還要解決應力加大導致晶體開裂問題。
2017年,陳小龍、博士生楊乃吉、副研究員李輝、主任工程師王文軍等開始8英寸SiC晶體的研究,掌握了8英寸生長室溫場分布和高溫氣相輸運特點,以6英寸SiC為籽晶,設計了有利于SiC擴徑生長的裝置,解決了擴徑生長過程中籽晶邊緣多晶形核問題;設計了新型生長裝置,提高了原料輸運效率;通過多次迭代,逐步擴大SiC晶體的尺寸;通過改進退火工藝,減小了晶體中的應力從而抑制了晶體開裂。2021年10月在自研的襯底上初步生長出了8英寸SiC晶體。
近期8英寸SiC導電單晶的研制成功是物理所在寬禁帶半導體領(lǐng)域取得的重要進展,研發(fā)成果轉(zhuǎn)化后,將有助于增強我國在SiC單晶襯底的國際競爭力,促進我國寬禁帶半導體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
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