厚度达100 mm! 碳化硅单晶生长取得新进展

近日，据浙大杭州科创中心官微消息，浙江大学杭州国际科创中心（简称科创中心）先进半导体研究院-乾晶半导体联合实验室（简称联合实验室）首次生长出厚度达100 mm的超厚碳化硅单晶。

据了解，想要降低碳化硅衬底的成本，主要得从碳化硅单晶入手；想要将碳化硅单晶厚度显著提升，则必须解决晶体的温度梯度和应力控制等难题。

图1：（a）提拉式物理气相传输法生长半导体碳化硅（SiC）单晶的示意图；（b）100 mm厚半导体SiC单晶。

为了解决难题，联合实验室采用的是提拉式物理气相传输（Pulling Physical Vapor Transport, PPVT）法，成功生长出直径为6英寸（即150 mm）的碳化硅单晶，其厚度突破了100 mm。

根据测试加工而得的衬底片的结果显示，该超厚碳化硅单晶具有单一的4H晶型、结晶质量良好，电阻率平均值不超过∼30 mΩ·cm。目前研究团队已就相关工作申请了2项发明专利。

图2 （a）拉曼散射光谱；（b）(0004)面的X射线摇摆曲线。

先进半导体研究院副院长、联合实验室主任皮孝东教授表示，接下来实验室将在科创中心首席科学家杨德仁院士的指导下，夯实针对半导体碳化硅单晶缺陷和杂质的基础研究，开发碳化硅单晶生长的缺陷控制新工艺和掺杂新工艺，不断提高超厚半导体碳化硅单晶的质量。

除此之外，去年5月，联合实验室经过系列技术攻关，在大尺寸碳化硅（SiC）单晶生长及其衬底制备方面取得突破。》》成果上新！8英寸导电型碳化硅研制获得成功

8英寸碳化硅晶锭

8英寸碳化硅抛光衬底片

联合实验室针对PVT法，提出了多段式电阻加热的策略，同时结合数值模拟研究设计和优化8英寸碳化硅单晶生长的热场与工艺手段开展研发工作，成功生长出厚度达27毫米的8英寸n型碳化硅单晶锭，并加工获得了8英寸碳化硅衬底片，成功跻身8英寸碳化硅俱乐部。