中科院物理所成功研制6英寸碳化硅单晶衬底

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楼主 2020-10-11 15:15:19
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碳化硅(SiC)单晶是一种宽禁带半导体材料,具有禁带宽度大,临界击穿场强大,热导率高,饱和漂移速度高等诸多特点,被广泛应用于制作高温、高频及大功率电子器件。此外,由于SiC和氮化镓(GaN)的晶格失配小,SiC单晶是GaN基LED、肖特基二极管、MOSFET、IGBT、HEMT等器件的理想衬底材料。为降低器件成本,下游产业对SiC单晶衬底提出了大尺寸的要求,目前国际市场上已有6英寸(150毫米)产品,预计市场份额将逐年增大。


中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)先进材料与结构分析实验室陈小龙研究组(A02组,功能晶体研究与应用中心)长期从事SiC单晶生长研究工作,团队人员通过自主创新和探索,获得了SiC单晶生长设备、晶体生长和加工技术等一整套自主知识产权。研发成功的2英寸SiC单晶衬底在国内率先实现了产业化,并相继研发成功3英寸、4英寸SiC单晶衬底,实现了批量制备和销售。2014年11月,团队人员与北京天科合达蓝光半导体有限公司合作,成功解决了6英寸扩径技术和晶片加工技术,成功研制出了6英寸SiC单晶衬底。拉曼光谱测试表明生长出的SiC晶体为4H晶型,(0004)晶面的X射线衍射摇摆曲线半高宽平均值仅27.2弧秒,表明晶体结晶质量很好。这一成果标志着物理所的SiC单晶生长研发工作已达到国际先进水平。6英寸SiC单晶衬底的研发成功,为高性能SiC基电子器件的国产化提供了材料基础。

图1 6英寸碳化硅晶体和单晶衬底片


图2 6英寸碳化硅单晶片的拉曼光谱(4H碳化硅单晶)


图3 6英寸碳化硅单晶片的X射线摇摆曲线(半峰宽平均值仅27.2弧秒)


相关研究得到科技部、国家自然科学基金委、协同创新中心、中国科学院、北京市科委、新疆生产建设兵团科技局等有关部门的支持。


来源:中科院物理所

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