近期，中科院物理研究所在寬禁帶半導(dǎo)體領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，研人員通過優(yōu)化生長工藝，進(jìn)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(dá)約45%。進(jìn)一步擴(kuò)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(diǎn)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(yùn)效率問題；另外，還要解決應(yīng)力加大導(dǎo)致晶體開裂問題。

8英寸SiC晶體和晶片照片

經(jīng)過多年不斷研究，物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心先進(jìn)材料與結(jié)構(gòu)分析重點(diǎn)實驗室研究員陳小龍研究團(tuán)隊提出了缺陷、電阻率控制和擴(kuò)徑方法，形成了系列從生長設(shè)備到高質(zhì)量SiC晶體生長和加工等關(guān)鍵技術(shù)。

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(yùn)特點(diǎn)，以6英寸SiC為籽晶，設(shè)計了有利于SiC擴(kuò)徑生長的裝置，解決了擴(kuò)徑生長過程中籽晶邊緣多晶形核問題；設(shè)計了新型生長裝置，提高了原料輸運(yùn)效率；通過多次迭代，逐步擴(kuò)大SiC晶體的尺寸；通過改進(jìn)退火工藝，減小了晶體中的應(yīng)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(dǎo)電單晶的研制成功是物理所在寬禁帶半導(dǎo)體領(lǐng)域取得的重要進(jìn)展，研發(fā)成果轉(zhuǎn)化后，將有助于增強(qiáng)我國在SiC單晶襯底的國際競爭力，促進(jìn)我國寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

來源：中科院物理研究所