厚度達(dá)100 mm! 碳化硅單晶生長取得新進(jìn)展

近日，據(jù)浙大杭州科創(chuàng)中心官微消息，浙江大學(xué)杭州國際科創(chuàng)中心（簡稱科創(chuàng)中心）先進(jìn)半導(dǎo)體研究院-乾晶半導(dǎo)體聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室（簡稱聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室）首次生長出厚度達(dá)100 mm的超厚碳化硅單晶。

據(jù)了解，想要降低碳化硅襯底的成本，主要得從碳化硅單晶入手；想要將碳化硅單晶厚度顯著提升，則必須解決晶體的溫度梯度和應(yīng)力控制等難題。

圖1：（a）提拉式物理氣相傳輸法生長半導(dǎo)體碳化硅（SiC）單晶的示意圖；（b）100 mm厚半導(dǎo)體SiC單晶。

為了解決難題，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室采用的是提拉式物理氣相傳輸（Pulling Physical Vapor Transport, PPVT）法，成功生長出直徑為6英寸（即150 mm）的碳化硅單晶，其厚度突破了100 mm。

根據(jù)測試加工而得的襯底片的結(jié)果顯示，該超厚碳化硅單晶具有單一的4H晶型、結(jié)晶質(zhì)量良好，電阻率平均值不超過～30 mΩ·cm。目前研究團(tuán)隊(duì)已就相關(guān)工作申請了2項(xiàng)發(fā)明專利。

圖2 （a）拉曼散射光譜；（b）(0004)面的X射線搖擺曲線。

先進(jìn)半導(dǎo)體研究院副院長、聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主任皮孝東教授表示，接下來實(shí)驗(yàn)室將在科創(chuàng)中心首席科學(xué)家楊德仁院士的指導(dǎo)下，夯實(shí)針對半導(dǎo)體碳化硅單晶缺陷和雜質(zhì)的基礎(chǔ)研究，開發(fā)碳化硅單晶生長的缺陷控制新工藝和摻雜新工藝，不斷提高超厚半導(dǎo)體碳化硅單晶的質(zhì)量。

除此之外，去年5月，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過系列技術(shù)攻關(guān)，在大尺寸碳化硅（SiC）單晶生長及其襯底制備方面取得突破?！贰烦晒闲?！8英寸導(dǎo)電型碳化硅研制獲得成功

8英寸碳化硅晶錠

8英寸碳化硅拋光襯底片

聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室針對PVT法，提出了多段式電阻加熱的策略，同時(shí)結(jié)合數(shù)值模擬研究設(shè)計(jì)和優(yōu)化8英寸碳化硅單晶生長的熱場與工藝手段開展研發(fā)工作，成功生長出厚度達(dá)27毫米的8英寸n型碳化硅單晶錠，并加工獲得了8英寸碳化硅襯底片，成功躋身8英寸碳化硅俱樂部。