無微管缺陷！6英寸SiC又增一員大將

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2022-03-17 08:34:14 22

最近，國產SiC襯底又有新進展——同光晶體成功制備了無微管缺陷的6英寸SiC單晶，“更適合制作高壓、特高壓功率器件”。

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據介紹，同光晶體采用了改進型PVT生長設計方案，其6英寸SiC晶片無任何的應力斑出現，晶格基平面彎曲較小，其(004)衍射指數的平均半峰寬低至19弧秒，電阻率分布均勻。

該成果刊登在《硅酸鹽學報》2021年4月刊，投稿時間為2020年7月。 291078759eed1af4ae1fc1bb1dc0368e

創新生長工藝

解決微管缺陷難題

業界經過近30年的努力，已經可以成熟制備無微管缺陷的2-4英寸4H-SiC單晶材料，但6英寸4H-SiC單晶還存在一定的難度。 同光晶體認為，制備無微管缺陷的6英寸SiC單晶，應當避免多型的產生，而他們的方法是對物理氣相傳輸(PVT)法進行改良。 據介紹，在常規生長裝配條件下，生長組分流的方向部分與生長臺階流方向同向，部分與臺階流方向相向。而同光晶體的改進方案采用了引流裝配或非對稱溫場設計，在生長過程中，生長組分流的方向幾乎都與臺階流的方向相向。 837ecb47e7da405df7ad3eb5d50e67ed

圖1：兩種PVT法示意圖 這種改進工藝有著獨特的優點 ——單晶生長表面的組分原子能夠很快達到生長臺階的扭折位，保證了原子臺階的有序推進，從而完整地復制了單晶的晶型結構。另外，臺階的有序推進不會產生臺階的聚并現象，就不會產生寬大的臺階，從而避免了由于寬臺階產生的二維多型成核現象。因此，改進工藝極大地提高了6英寸n型SiC單晶晶型的穩定性。

性能優異

滿足功率器件需求

根據論文，該襯底晶片的 Raman光譜檢測掃描結果顯示，整個6英寸晶片全為單一的4H-SiC晶型。 36e25c671c7612cdda8da7e7029825ec

圖2：6英寸SiC Raman光譜掃描圖 通過偏光應力儀發現，改進生長工藝條件后， 晶片中無任何應力亮斑，說明生長的SiC 單晶的結晶質量較好。 a0d17bb77000ba57cc50099065b1a747

圖3：兩種工藝晶片偏光應力分布對比 高分辨XRD搖擺曲線模式測試結果顯示，整個晶片的取向差在0.04°以內，并且在X軸方向的曲率半徑≥132 m，這表明其晶格基平面彎曲較小、堆垛層錯較少。 另外，其測試搖擺曲線的半峰寬多數都在30弧秒以下，平均半峰寬為19弧秒，這表明其結晶質量非常高，內部不存在大量的微觀缺陷。 dcc0bd2410aa4e698df4aabd795f61a5

圖4：6英寸SiC單晶的(004)晶面高分辨XRD搖擺曲線掃描圖。 同時，渦流方法測試結果顯示，其電阻率值在16.8-22.2 m?·cm之間。電阻率分布均勻，統計的離散系數為3.5%。平均電阻率值為20.5 m?·cm，已能很好地滿足功率器件的制作要求。 8de3e9396557d3727fa7525343c09eff

圖5：6英寸n型SiC單晶晶片的電阻率分布圖

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