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物理研究所陈小龙研究团队成功制备单一晶型8英寸SiC晶体
2022年04月29日 发布 分类:技术前沿 点击量:121
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近期,中科院物理研究所在宽禁带半导体领域取得重要进展,研人员通过优化生长工艺,进一步解决了多型相变问题,持续改善晶体结晶质量,成功生长出单一4H晶型的8英寸SiC晶体

SiC器件的成本主要由衬底、外延、流片和封测等环节形成,衬底在SiC器件成本中占比高达45%。进一步扩大SiC衬底尺寸,在单个衬底上增加器件的数量是降低成本的主要途径。8英寸SiC衬底将比6英寸在成本降低上具有明显优势。8英寸SiC晶体生长的难点在于:首先要研制出8英寸籽晶;其次要解决大尺寸带来的温场不均匀、气相原料分布和输运效率问题;另外,还要解决应力加大导致晶体开裂问题。

8英寸SiC晶体和晶片

8英寸SiC晶体和晶片照片

经过多年不断研究,物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心先进材料与结构分析重点实验室研究员陈小龙研究团队提出了缺陷、电阻率控制和扩径方法,形成了系列从生长设备到高质量SiC晶体生长和加工等关键技术

2017年,陈小龙、博士生杨乃吉、副研究员李辉、主任工程师王文军等开始8英寸SiC晶体的研究,掌握了8英寸生长室温场分布和高温气相输运特点,以6英寸SiC为籽晶,设计了有利于SiC扩径生长的装置,解决了扩径生长过程中籽晶边缘多晶形核问题;设计了新型生长装置,提高了原料输运效率;通过多次迭代,逐步扩大SiC晶体的尺寸;通过改进退火工艺,减小了晶体中的应力从而抑制了晶体开裂。2021年10月在自研的衬底上初步生长出了8英寸SiC晶体。

近期8英寸SiC导电单晶的研制成功是物理所在宽禁带半导体领域取得的重要进展,研发成果转化后,将有助于增强我国在SiC单晶衬底的国际竞争力,促进我国宽禁带半导体产业的快速发展。


来源:中科院物理研究所

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