Des progrès ont été réalisés dans l'étude des monocristaux de carbure de silicium de 8 pouces

Les caractéristiques de qualité cristalline de haute qualité de la couche épitaxiale SiC font que la couche épitaxiale doit avoir une structure cristalline de haute pureté et une faible densité de défauts pour garantir la fiabilité des composants SiC. La surface de la couche épitaxiale avec une bonne topographie de surface doit être plate et lisse, sans marches évidentes ni particules d'impuretés, ce qui contribue à améliorer la stabilité des composants SiC. Les éléments dopants de la couche épitaxiale doivent être uniformément répartis, ce qui peut garantir la cohérence des performances électriques des composants SiC. Afin d’obtenir une couche épitaxiale SiC de haute qualité, une technologie de croissance et un contrôle de processus avancés sont nécessaires. Dans le même temps, la couche épitaxiale est également nécessaire.

Le carbure de silicium (SiC) est un semi-conducteur composé à large bande interdite avec une intensité de champ de claquage élevée (environ 10 fois celle du Si), un taux de dérive des électrons saturés élevé (environ 2 fois celui du Si) et une conductivité thermique élevée (3 fois celle du Si). et 10 fois celle du GaAs). Par rapport aux dispositifs similaires à base de silicium, les dispositifs SiC présentent les avantages d'une résistance à haute température, d'une résistance à haute tension, de caractéristiques à haute fréquence, d'une efficacité de conversion élevée, d'une petite taille et d'un poids léger, etc., et ont un potentiel d'application important dans les véhicules électriques, le transport ferroviaire. , transmission et transformation d'énergie haute tension, photovoltaïque, communication 5G et autres domaines. Un substrat monocristallin SiC de haute qualité, à faible coût et de grande taille constitue la base de la préparation des dispositifs SiC, et la maîtrise de la technologie de croissance et de traitement des cristaux SiC avec des droits de propriété intellectuelle indépendants a été au centre de la recherche dans des domaines connexes.

Depuis 1999, l'équipe de recherche de Chen Xiaolong, Laboratoire clé des matériaux avancés et de l'analyse structurelle, Institut de physique, Académie chinoise des sciences/Centre national de recherche de Pékin pour la physique de la matière condensée, sur la base d'une innovation indépendante, a systématiquement étudié les lois fondamentales de la thermodynamique. et la dynamique de croissance de la croissance des cristaux de SiC avec un équipement de croissance auto-développé, et j'ai compris le mécanisme de formation de la transition de phase et des défauts au cours de la croissance des cristaux. Les méthodes proposées de contrôle des défauts, de résistivité et d'expansion ont formé une série de technologies clés allant de l'équipement de croissance à la croissance et au traitement des cristaux de SiC de haute qualité, et ont continuellement augmenté le diamètre des cristaux de SiC de moins de 10 mm (2000) à 2 pouces (2005). . En 2006, l'équipe a pris la tête de l'industrialisation des monocristaux de SiC en Chine, a transformé avec succès les résultats de la recherche à Beijing Tianke Heda Semiconductor Co., LTD. et a développé avec succès des tubes de 4 pouces (2010) et 6 pouces (2014). Monocristaux de SiC grâce à la combinaison de l’industrie, de l’université et de la recherche. À l'heure actuelle, Pékin Tianke Heda a réalisé la production et la vente en série de substrats SiC de 4 à 6 pouces et est devenue l'un des principaux fournisseurs internationaux de plaquettes conductrices SiC.

Le coût du dispositif SiC est principalement constitué par le substrat, l'épitaxie, la plaque d'écoulement, l'étanchéité et d'autres liens, et le substrat représente jusqu'à 45 % du coût du dispositif SiC. Afin de réduire le coût d'un seul dispositif et d'augmenter davantage la taille du substrat SiC, l'augmentation du nombre de dispositifs sur un seul substrat est le principal moyen de réduire le coût. Un substrat SiC de 8 pouces présentera un avantage significatif en termes de réduction de coûts par rapport à un substrat de 6 pouces. Il a été rapporté que le substrat monocristallin international SiC de 8 pouces avait été développé avec succès, mais aucun produit n'a encore été mis sur le marché.

La difficulté de la croissance de cristaux SiC de 8 pouces réside dans : tout d’abord, un cristal germe de 8 pouces doit être développé ; Deuxièmement, il est nécessaire de résoudre le problème du champ de température inégal, de la distribution des matériaux en phase gazeuse et de l'efficacité du transport causé par la grande taille. De plus, il est nécessaire de résoudre le problème de la fissuration des cristaux provoquée par une contrainte accrue. Sur la base des recherches existantes, en 2017, le chercheur Chen Xiaolong, le doctorant Yang Naiji, le chercheur associé Li Hui et l'ingénieur en chef Wang Wenjun ont commencé à étudier le cristal SiC de 8 pouces. Grâce à des recherches continues, ils ont maîtrisé la distribution du champ à température ambiante et les caractéristiques de transport en phase gazeuse à haute température d'une croissance de 8 pouces. En utilisant du SiC de 6 pouces comme germe de cristal, ils ont conçu un dispositif propice à l’expansion et à la croissance du SiC. Le problème de la nucléation polycristalline au bord des germes cristallins lors du processus d'expansion du diamètre est résolu. Un nouveau type de dispositif de croissance est conçu pour améliorer l'efficacité du transport des matières premières. Au fil de nombreuses itérations, la taille du cristal SiC augmente progressivement. En améliorant le processus de recuit, la contrainte dans le cristal est réduite et la fissuration du cristal est inhibée. Un cristal SiC de 8 pouces a été initialement développé sur un substrat auto-développé en octobre 2021.

Le développement réussi d'un monocristal conducteur SiC de 8 pouces constitue un autre progrès historique réalisé par l'Institut de physique dans le domaine des semi-conducteurs à large bande interdite. Après la transformation des résultats de la recherche et du développement, cela contribuera à améliorer la compétitivité internationale du substrat monocristallin SiC chinois et à promouvoir le développement rapide de l'industrie chinoise des semi-conducteurs à large bande interdite.

FOUNTYL TECHNOLOGIES PTE. LTD. est une entreprise moderne dans le domaine de la R&D, de la fabrication et des ventes de céramiques avancées, produit principalement des céramiques poreuses, de l'alumine, de la zircone, du nitrure de silicium, du carbure de silicium, du nitrure d'aluminium, des céramiques diélectriques pour micro-ondes et d'autres matériaux céramiques avancés. notre expert en technologie japonais spécialement invité a plus de 30 ans d'expérience dans l'industrie des semi-conducteurs et fournit efficacement des solutions d'application céramiques spéciales avec résistance à l'usure, résistance à la corrosion, résistance aux températures élevées, conductivité thermique élevée, isolation pour les clients nationaux et étrangers.