中科院成功制备8英寸碳化硅晶体

近期，中科院物理研究所科研人员通过优化生长工艺，改善晶体结晶质量，成功制备单一4H晶型的8英寸碳化硅（SiC）晶体，并加工出厚度约2mm的8英寸SiC晶片，实现了国产大尺寸碳化硅单晶衬底的突破。

中科院方面表示，该成果转化后，将有助于增强我国在SiC单晶衬底的国际竞争力。

众所周知，碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料，在功率半导体等领域具有巨大应用潜力，但长期以来面临大尺寸晶体制备的工艺难题，碳化硅单晶衬底在器件成本中占比也高达近50%。

在已有的研究基础上，2017年，陈小龙研究员、博士生杨乃吉、李辉副研究员、王文军主任工程师等开始8英寸 SiC 晶体的研究，通过持续攻关，掌握了8英寸生长室温场分布和高温气相输运特点，以6英寸 SiC 为籽晶，设计了有利于 SiC 扩径生长的装置，解决了扩径生长过程中籽晶边缘多晶形核问题；设计了新型生长装置，提高了原料输运效率；通过多次迭代，逐步扩大 SiC 晶体的尺寸；通过改进退火工艺，减小了晶体中的应力从而抑制了晶体开裂。2021年10月在自研的衬底上初步生长出了8英寸 SiC 晶体。

研发团队通过优化生长工艺，进一步解决了多型相变问题，持续改善晶体结晶质量，成功生长出了单一 4H 晶型的8英寸SiC晶体，晶坯厚度接近19.6mm,加工出了厚度约2mm的8英寸 SiC 晶片并对其进行了相关测试。

Raman 散射图谱和 X 射线摇摆曲线测试结果表明生长的 8 英寸 SiC 为 4H 晶型；（0004） 面的半高宽平均值为 46.8 arcsec。相关工作已申请了三项中国发明专利。