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06-18
中国科学院物理研究所碳化硅（SiC）是一种宽禁带化合物半导体，具有高击穿场强（约为Si的10倍）以及高饱和电子漂移率（约为Si的2倍）、高热导率（Si的3倍、GaAs的10倍）等优异性能。
与同类硅基器件相比，SiC器件具有耐高温、耐高压、高频特性好、转换效率高、体积小、重量轻等优点。
广泛应用于电动汽车、轨道交通、高压输变电、光伏、5G通信等领域，具有应用潜力。
高质量、低成本、大尺寸SiC单晶衬底是制备SiC器件的基础。
掌握具有自主知识产权的SiC晶体生长及加工技术是相关领域研究的重点。
2007年以来，中国科学院物理研究所先进材料与结构分析重点实验室/北京凝聚态物理研究中心陈小龙研究员课题组系统地研究了热力学和生长动力学基于自主创新，采用自主研发的生长设备进行SiC晶体生长。
他学习了基本规律，了解了晶体生长过程中相变和缺陷的形成机制，提出了缺陷、电阻率控制和扩径方法，形成了从生长设备到高质量SiC晶体生长和加工的一系列关键技术。
。
SiC晶体直径不断从小于10毫米（年）增加到2英寸（年）。
2016年，团队在国内率先实现SiC单晶产业化。
通过产学研结合，先后研发出4英寸（2019年）、6英寸（2019年）SiC单晶。
SiC器件的成本主要由衬底、外延、流片、封装和测试构成。
衬底占 SiC 器件成本高达约 45%。
进一步扩大SiC衬底的尺寸、增加单块衬底上的器件数量是降低成本的主要途径。
8英寸SiC衬底相比6英寸在降低成本方面将具有明显优势。
国际上已有8英寸SiC单晶衬底研制成功的报道，但尚未有产品投放市场。
生长8英寸SiC晶体的难点在于：首先要研制出8英寸籽晶；其次，要解决因尺寸大而带来的温度场不均匀、气相原料分布和运输效率等问题；此外，我们还必须解决晶体中应力增加带来的问题。
开裂问题。
在现有研究的基础上，陈小龙、博士生杨乃吉、副研究员李辉、总工程师王文军等人开始了8英寸SiC晶体的研究，掌握了8英寸生长室温场分布和高温利用6英寸SiC作为籽晶的气相输运特性，设计了有利于SiC膨胀生长的装置，解决了膨胀生长过程中籽晶边缘多晶成核的问题过程;设计新型生长装置，提高原料输送效率；通过多次迭代，逐步扩大SiC晶体的尺寸；通过改进退火工艺，降低了晶体内的应力，抑制了晶体裂纹。
今年10月，在自主研发的衬底上初步生长出8英寸SiC晶体。
近期，研究人员通过优化生长工艺，进一步解决了多型相变问题，不断提高结晶质量，成功生长出单一4H晶型的8英寸SiC晶体。
晶体毛坯的厚度接近19.6毫米，加工后的晶体厚度约为2毫米。
8英寸SiC晶圆（图1）并对其进行相关测试。
拉曼散射光谱和X射线摇摆曲线测试结果表明，生长的8英寸SiC为4H晶型（图2）； () 平面的平均半最大宽度为 46.8 角秒（图 3）。
相关工作已申请三项中国发明专利。
8英寸SiC导电单晶的研制成功，是物理所宽带隙半导体领域的重要进展。
研发成果转化后，将有助于提升我国SiC单晶衬底的国际竞争力，推动我国宽禁带半导体的发展。
行业快速发展。
该研究工作得到了科技部、新疆生产建设兵团、国家自然科学基金委员会、北京市科委、工信部、中科院等的支持。
图1.8英寸SiC晶体和晶圆照片 图2.8英寸SiC晶圆拉曼散射图 图3.8英寸4°离轴SiC晶圆()表面X射线摇摆曲线 5月24日近期会议，由ACT雅石国际商报主办， 《半导体芯科技》CHIP中国研讨会将在苏州金鸡湖国际会议中心隆重举行！届时，行业专家将齐聚苏州，与您共同探讨半导体制造业以及如何推动先进制造与封装技术协同发展。
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