近日，據(jù)浙大杭州科創(chuàng)中心官微消息，浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心（簡稱科創(chuàng)中心）先進半導體研究院-乾晶半導體聯(lián)合實驗室（簡稱聯(lián)合實驗室）宣布，經(jīng)過近兩年的努力，首次生長出厚度達100 mm的超厚碳化硅單晶。

碳化硅單晶的厚度一般約為15-30 mm，若要將碳化硅單晶厚度顯著提升，必須解決晶體的溫度梯度和應力控制等難題。為了解決難題，聯(lián)合實驗室研究團隊通過對碳化硅單晶生長方法進行重大改進，開展了提拉式物理氣相傳輸（Pulling Physical Vapor Transport, PPVT）法生長超厚碳化硅單晶的研究（圖1a）。? ?

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

“我們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，晶體生長速率大幅下降。”徐嶺茂研究員解釋道。

采用提拉式物理氣相傳輸法，聯(lián)合實驗室成功生長出直徑為6英寸（即150 mm）的碳化硅單晶，其厚度突破了100 mm。測試加工而得的襯底片的結果顯示，該超厚碳化硅單晶具有單一的4H晶型（圖2a）、結晶質量良好（圖2b），電阻率平均值不超過～ 30 mΩ·cm。目前研究團隊已就相關工作申請了2項發(fā)明專利。? ?

圖2 (a)拉曼散射光譜；(b)(0004)面的X射線搖擺曲線。

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

另外，同樣據(jù)浙大杭州科創(chuàng)中心官微消息，4月24日，杭州市創(chuàng)業(yè)投資協(xié)會聯(lián)合微鏈共同發(fā)布了《2024杭州獨角獸&準獨角獸企業(yè)榜單》。浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心首批自主孵育的科學公司杭州乾晶半導體有限公司被認定為“杭州準獨角獸企業(yè)”。

成立3年來，乾晶半導體圍繞半導體碳化硅材料的應用研究和成果轉化，實現(xiàn)了關鍵核心技術的重大進展并成功開啟產(chǎn)業(yè)化進程，是集半導體碳化硅單晶生長、晶片加工和設備開發(fā)為一體的高新技術企業(yè)。其核心團隊來自硅及先進半導體材料全國重點實驗室，并與科創(chuàng)中心先進半導體研究院成立聯(lián)合實驗室，共同推動碳化硅襯底材料的產(chǎn)業(yè)化任務，助力我國第三代半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。? ?

去年10月，乾晶半導體中試線主廠房結頂。今年，6/8英寸碳化硅單晶生長和襯底加工的中試基地將正式運行，為今后實現(xiàn)6-8寸碳化硅襯底批量供給能力奠定堅實的基礎。

此外，對于構建碳化硅單晶生長的熱場的高純碳材料，科創(chuàng)中心也作出了相應探索。4月22日，科創(chuàng)中心宣布與嵊州市西格瑪科技有限公司聯(lián)合成立碳材料聯(lián)合實驗室，旨在充分發(fā)揮雙方優(yōu)勢，推動高純國產(chǎn)碳材料在以碳化硅為代表的半導體行業(yè)的深入應用。

西格瑪科技有限公司幾十年來一直致力于半導體行業(yè)用高純碳材料的研制，產(chǎn)品包括高純等靜壓石墨部件、高純石墨涂層部件、高純碳素保溫材料等，是國內(nèi)高端半導體行業(yè)碳材料產(chǎn)品領先企業(yè)。

高純碳材料構建的熱場位于兩千多度的碳化硅單晶生長爐中，碳化硅粉料受熱升華而成氣態(tài)分子，被傳輸?shù)降蜏刈丫^(qū)域內(nèi)結晶，可實現(xiàn)碳化硅單晶的生長。接下來，碳材料聯(lián)合實驗室將在國產(chǎn)化石墨組件開發(fā)及可靠性驗證、國產(chǎn)化石墨熱場開發(fā)、碳化硅耐腐蝕組件及石墨表面高溫防護涂層開發(fā)驗證等方面開展聯(lián)合研究，共同打造高質量國產(chǎn)高純碳材料并應用于碳化硅單晶生長中，助力我國高端碳材料國產(chǎn)化及半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

資料來源：浙大杭州科創(chuàng)中心

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原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦半導體網(wǎng)）：厚度達100 mm，碳化硅單晶生長取得新進展