中國粉體網訊 近日，浙江大學杭州國際科創中心（簡稱科創中心）先進半導體研究院-杭州乾晶半導體聯合實驗室（簡稱聯合實驗室）經過系列技術攻關，在大尺寸碳化硅（SiC）單晶生長及其襯底制備方面取得突破，成功生長出厚度達27毫米的8英寸n型碳化硅單晶錠，并加工獲得了8英寸碳化硅襯底片，成功躋身8英寸碳化硅俱樂部，該項技術突破有望顯著降低碳化硅功率器件的成本，助力半導體碳化硅產業的發展。
碳化硅是第三代半導體產業發展的重要基礎材料，其具有優異的耐高壓、耐高溫、低損耗等性能，能夠有效滿足電力電子系統的高效率、小型化和輕量化要求。在碳化硅產業鏈中碳化硅襯底制造難度高，是目前碳化硅產品成本高昂的原因。眾所周知，大尺寸襯底單位面積能夠生產的芯片更多，為增加產能供給、降低成本，襯底的大尺寸化成為了未來趨勢。目前，全球碳化硅領域依舊以6英寸襯底為主，如何擴大襯底尺寸是目前待攻破的難題。
目前，制備大尺寸碳化硅單晶最為成熟的技術就是物理氣相傳輸（PVT）法，該方法的核心是設計和使用適宜的熱場。聯合實驗室團隊針對PVT法，提出了多段式電阻加熱的策略，同時結合數值模擬研究設計和優化8英寸碳化硅單晶生長的熱場與工藝手段開展研發工作。簡單來說，就是通過計算機模擬手段，依托人工智能等信息技術去模擬真實實驗場景，“窺探”溫度超兩千攝氏度的單晶生長爐里的“小秘密”，為碳化硅生長創造更好條件。
多段式電阻加熱的數值模擬研究
(B. Xu, et al., Journal of Crystal Growth, 2023, 614, 127238.)
此外，研發團隊也利用反向傳播神經網絡不斷完善碳化硅生產“配方”，厘清徑向溫差、邊緣溫度梯度等熱場參數與晶體生長工藝參數的關系來確定晶體生長的最優條件。
據了解，早在2022年7月，浙江大學杭州國際科創中心先進半導體研究院-乾晶半導體聯合實驗室和浙江大學硅材料國家重點實驗室在浙江省“尖兵計劃”等研發項目的資助下，成功生長出厚度達到50mm的6英寸碳化硅單晶。50mm應該是目前已知最大的尺寸，不過還是6英寸。
厚度達50mm的6英寸碳化硅單晶
而這次項目是由杭州乾晶半導體有限公司、科創中心先進半導體研究院和浙江大學硅及先進半導體材料全國重點實驗室合作開展，各方充分發揮各自優勢、協同創新、合力攻關， 是打通“前沿研究-技術攻關-成果轉化”全鏈條創新生態的生動實踐。此外，本次項目成果也得到了浙江省2023年“尖兵”研發攻關計劃項目資助。
據公開資料顯示，杭州乾晶半導體有限公司專注于半導體碳化硅材料，是一家集碳化硅單晶生長、襯底加工和設備開發為一體的高新技術企業，其發展愿景是成為國際知名的半導體材料品牌和標桿企業。
來源：浙大杭州科創中心、先進半導體研究院
（中國粉體網編輯整理/空青）
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