4月26日，浙大杭州科創(chuàng)中心-乾晶半導(dǎo)體聯(lián)合實(shí)驗室宣布，他們成功生長出直徑為6英寸、厚度達(dá)100 mm的超厚碳化硅單晶！

聯(lián)合實(shí)驗室徐嶺茂研究員表示，“要知道碳化硅單晶的厚度一般約為15-30 mm，我們研究團(tuán)隊通過對碳化硅單晶生長方法進(jìn)行重大改進(jìn)，終于生長出這個‘大塊頭’的碳化硅單晶！”

具體如何研制出這塊“超厚”的碳化硅單晶？聯(lián)合實(shí)驗室開展了“提拉式物理氣相傳輸法生長超厚碳化硅單晶的研究”，針對性解決了晶體的溫度梯度和應(yīng)力控制等難題，具體來看：

● 通過提拉籽晶及已經(jīng)生長的晶體，使晶體生長面始終處于一個合適的徑向溫度梯度下，形成有利于降低晶體應(yīng)力的表面形態(tài)；

● 同時，維持晶體生長面與粉料之間的合適軸向溫度梯度，防止隨著晶體厚度的增加導(dǎo)致晶體生長速率大幅下降；

● 采用提拉式物理氣相傳輸法，最終成功生長出直徑為6英寸、厚度突破100 mm的碳化硅單晶。

（a）提拉式物理氣相傳輸法生長SiC單晶的示意圖；（b）100 mm厚半導(dǎo)體SiC單晶

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（圖2a）、結(jié)晶質(zhì)量良好（圖2b），電阻率平均值不超過∼ 30 mΩ·cm。目前該研究團(tuán)隊已就相關(guān)工作申請了2項發(fā)明專利。

（a）拉曼散射光譜；（b）(0004)面的X射線搖擺曲線

近年來，乾晶半導(dǎo)體在碳化硅單晶生長方面“光速”取得多個技術(shù)突破：

● 2021年9月，成功長出6英寸碳化硅單晶，并且實(shí)現(xiàn)了單晶生長到晶片加工全線跑通；

● 2022年7月，成功生長出了厚度達(dá)到50 mm的6英寸碳化硅單晶；

● 2023年5月，聯(lián)合實(shí)驗室采用PVT多段式電阻加熱策略成功研制出厚度達(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。

聯(lián)合實(shí)驗室表示，未來他們將繼續(xù)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。

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