液相法碳化硅单晶生长技术研究

碳化硅具有高热导率、高击穿电场、高饱和电子漂移速度、良好的耐辐射性和化学稳定性、GaN的近晶格常数和热膨胀系数等优势。当前新能源汽车和充电站是快速增长的SiC功率器件市场，全球碳化硅市场正以每年超过34%的速度快速增长。

 

 

在近日厦门召开的第九届国际第三代半导体论坛（IFWS2023）&第二十届中国国际半导体照明论坛（SSLCHINA2023）。期间，“碳化硅衬底、外延生长及其相关设备技术”分会上，北京晶格领域半导体有限公司总经理张泽盛做了“液相法碳化硅单晶生长技术研究”的主题报告，分享了液相法的优势与挑战，以及晶格领域的最新研究进展。

 

 

 

当前，碳化硅晶圆面临着诸多挑战，涉及低良率导致高价格，质量有待进一步提高，产量有限，P型和3C SiC衬底晶圆带来新机遇等。报告中介绍了液相法生长（LPE），并指出解决方法的诸多优势，其中可以将成本降低30%。成本较低温度的溶液生长方法由于生长过程的更好的可控性和稳定性而提高了良率。估计液相法可以有效地将SiC衬底晶片的成本降低30%以上，通过在溶液中添加诸如Al之类的元素可以容易地实现P型掺杂。

解决方法面临着形态不稳定性、溶液内含物、多型增长的挑战。在求解方法的研究方面，晶格领域的设备涉及加热系统、高真空系统、晶种和坩埚的提升和旋转系统、测温系统、运行稳定性等，利用液相法（LPE）开发了2-6英寸P型低电阻高掺杂SiC衬底样品。

晶格领域最新研究进展涉及P型SiC衬底上的JBS器件、P型SiC衬底上的SBD器件等，其中，基于固液界面能的控制，提出了非均相成核理论。基于液相法的特定温度场和溶剂体系，成功地开发出了质量优异的4英寸3C-N型SiC衬底样品。报告指出，溶液法是制备高质量SiC晶体的一种很有前途的方法，已经生产出4英寸和6英寸的SiC晶体，成功地制备了3C型SiC和p型SiC衬底晶片。

审核编辑：刘清