中国粉体网讯 近日，浙江大学杭州国际科创中心（简称科创中心）先进半导体研究院-杭州乾晶半导体联合实验室（简称联合实验室）经过系列技术攻关，在大尺寸碳化硅（SiC）单晶生长及其衬底制备方面取得突破，成功生长出厚度达27毫米的8英寸n型碳化硅单晶锭，并加工获得了8英寸碳化硅衬底片，成功跻身8英寸碳化硅俱乐部，该项技术突破有望显著降低碳化硅功率器件的成本，助力半导体碳化硅产业的发展。
碳化硅是第三代半导体产业发展的重要基础材料，其具有优异的耐高压、耐高温、低损耗等性能，能够有效满足电力电子系统的高效率、小型化和轻量化要求。在碳化硅产业链中碳化硅衬底制造难度高，是目前碳化硅产品成本高昂的原因。众所周知，大尺寸衬底单位面积能够生产的芯片更多，为增加产能供给、降低成本，衬底的大尺寸化成为了未来趋势。目前，全球碳化硅领域依旧以6英寸衬底为主，如何扩大衬底尺寸是目前待攻破的难题。
目前，制备大尺寸碳化硅单晶最为成熟的技术就是物理气相传输（PVT）法，该方法的核心是设计和使用适宜的热场。联合实验室团队针对PVT法，提出了多段式电阻加热的策略，同时结合数值模拟研究设计和优化8英寸碳化硅单晶生长的热场与工艺手段开展研发工作。简单来说，就是通过计算机模拟手段，依托人工智能等信息技术去模拟真实实验场景，“窥探”温度超两千摄氏度的单晶生长炉里的“小秘密”，为碳化硅生长创造更好条件。
多段式电阻加热的数值模拟研究
(B. Xu, et al., Journal of Crystal Growth, 2023, 614, 127238.)
此外，研发团队也利用反向传播神经网络不断完善碳化硅生产“配方”，厘清径向温差、边缘温度梯度等热场参数与晶体生长工艺参数的关系来确定晶体生长的最优条件。
据了解，早在2022年7月，浙江大学杭州国际科创中心先进半导体研究院-乾晶半导体联合实验室和浙江大学硅材料国家重点实验室在浙江省“尖兵计划”等研发项目的资助下，成功生长出厚度达到50mm的6英寸碳化硅单晶。50mm应该是目前已知最大的尺寸，不过还是6英寸。
厚度达50mm的6英寸碳化硅单晶
而这次项目是由杭州乾晶半导体有限公司、科创中心先进半导体研究院和浙江大学硅及先进半导体材料全国重点实验室合作开展，各方充分发挥各自优势、协同创新、合力攻关， 是打通“前沿研究-技术攻关-成果转化”全链条创新生态的生动实践。此外，本次项目成果也得到了浙江省2023年“尖兵”研发攻关计划项目资助。
据公开资料显示，杭州乾晶半导体有限公司专注于半导体碳化硅材料，是一家集碳化硅单晶生长、衬底加工和设备开发为一体的高新技术企业，其发展愿景是成为国际知名的半导体材料品牌和标杆企业。
来源：浙大杭州科创中心、先进半导体研究院
（中国粉体网编辑整理/空青）
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