无微管缺陷！6英寸SiC又增一员大将

release time:2022-03-17Author source:SlkorBrowse:5423

最近，国产SiC衬底又有新进展——同光晶体成功制备了无微管缺陷的6英寸SiC单晶，“更适合制作高压、特高压功率器件”。

据介绍，同光晶体采用了改进型PVT生长设计方案，其6英寸SiC晶片无任何的应力斑出现，晶格基平面弯曲较小，其(004)衍射指数的平均半峰宽低至19弧秒，电阻率分布均匀。

该成果刊登在《硅酸盐学报》2021年4月刊，投稿时间为2020年7月。

创新生长工艺

解决微管缺陷难题

业界经过近30年的努力，已经可以成熟制备无微管缺陷的2-4英寸4H-SiC单晶材料，但6英寸4H-SiC单晶还存在一定的难度。 同光晶体认为，制备无微管缺陷的6英寸SiC单晶，应当避免多型的产生，而他们的方法是对物理气相传输(PVT)法进行改良。 据介绍，在常规生长装配条件下，生长组分流的方向部分与生长台阶流方向同向，部分与台阶流方向相向。而同光晶体的改进方案采用了引流装配或非对称温场设计，在生长过程中，生长组分流的方向几乎都与台阶流的方向相向。

图1：两种PVT法示意图 这种改进工艺有着独特的优点 ——单晶生长表面的组分原子能够很快达到生长台阶的扭折位，保证了原子台阶的有序推进，从而完整地复制了单晶的晶型结构。另外，台阶的有序推进不会产生台阶的聚并现象，就不会产生宽大的台阶，从而避免了由于宽台阶产生的二维多型成核现象。因此，改进工艺极大地提高了6英寸n型SiC单晶晶型的稳定性。

性能优异

满足功率器件需求

根据论文，该衬底晶片的 Raman光谱检测扫描结果显示，整个6英寸晶片全为单一的4H-SiC晶型。

图2：6英寸SiC Raman光谱扫描图 通过偏光应力仪发现，改进生长工艺条件后， 晶片中无任何应力亮斑，说明生长的SiC 单晶的结晶质量较好。

图3：两种工艺晶片偏光应力分布对比 高分辨XRD摇摆曲线模式测试结果显示，整个晶片的取向差在0.04°以内，并且在X轴方向的曲率半径≥132 m，这表明其晶格基平面弯曲较小、堆垛层错较少。 另外，其测试摇摆曲线的半峰宽多数都在30弧秒以下，平均半峰宽为19弧秒，这表明其结晶质量非常高，内部不存在大量的微观缺陷。