经过近两年的努力,实验室孵化的企业联合浙江大学杭州国际科创中心先进半导体研究院首次生长出了厚度达100 mm的超厚碳化硅单晶。
得益于其宽禁带、高导热率、高击穿场强、高电子饱和漂移速率、良好的化学稳定性和热稳定性等优异性能,半导体碳化硅材料能够满足电力电子系统的高效率、小型化和轻量化要求,在新能源汽车、光伏和风力发电、轨道交通、智能电网等领域都有广阔的应用前景。然而这样的好材料,却并非“物美价廉”,尤其是碳化硅衬底成本居高不下,这严重制约了半导体碳化硅技术的大规模推广和应用。
想要降低碳化硅衬底的成本,主要得从碳化硅单晶入手。价格昂贵的碳化硅衬底是利用切、磨、抛等工艺加工碳化硅单晶而得。如果生长出更厚的碳化硅单晶,那不仅能减少籽晶的用量,缩短单位厚度晶体的生长时间、提高生产效率,还能减少能耗和辅材用量,从而显著降低碳化硅衬底的成本。
实验室采用提拉式物理气相传输法,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。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。