近期，中科院物理研究所在寬禁帶半導體領域取得重要進展，研人員通過優化生長工藝，進一步解決了多型相變問題，持續改善晶體結晶質量，成功生長出單一4H晶型的8英寸SiC晶體。

SiC器件的成本主要由襯底、外延、流片和封測等環節形成，襯底在SiC器件成本中占比高達約45%。進一步擴大SiC襯底尺寸，在單個襯底上增加器件的數量是降低成本的主要途徑。8英寸SiC襯底將比6英寸在成本降低上具有明顯優勢。8英寸SiC晶體生長的難點在于：首先要研制出8英寸籽晶；其次要解決大尺寸帶來的溫場不均勻、氣相原料分布和輸運效率問題；另外，還要解決應力加大導致晶體開裂問題。

8英寸SiC晶體和晶片照片

經過多年不斷研究，物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心先進材料與結構分析重點實驗室研究員陳小龍研究團隊提出了缺陷、電阻率控制和擴徑方法，形成了系列從生長設備到高質量SiC晶體生長和加工等關鍵技術。

2017年，陳小龍、博士生楊乃吉、副研究員李輝、主任工程師王文軍等開始8英寸SiC晶體的研究，掌握了8英寸生長室溫場分布和高溫氣相輸運特點，以6英寸SiC為籽晶，設計了有利于SiC擴徑生長的裝置，解決了擴徑生長過程中籽晶邊緣多晶形核問題；設計了新型生長裝置，提高了原料輸運效率；通過多次迭代，逐步擴大SiC晶體的尺寸；通過改進退火工藝，減小了晶體中的應力從而抑制了晶體開裂。2021年10月在自研的襯底上初步生長出了8英寸SiC晶體。

近期8英寸SiC導電單晶的研制成功是物理所在寬禁帶半導體領域取得的重要進展，研發成果轉化后，將有助于增強我國在SiC單晶襯底的國際競爭力，促進我國寬禁帶半導體產業的快速發展。

來源：中科院物理研究所