Kemajuan telah dicapai dalam studi kristal tunggal silikon karbida berukuran 8 inci

Karakteristik kualitas kristal berkualitas tinggi dari lapisan epitaksi SiC membuat lapisan epitaksi harus memiliki struktur kristal dengan kemurnian tinggi dan kepadatan cacat yang rendah untuk menjamin keandalan komponen SiC. Permukaan lapisan epitaksi dengan topografi permukaan yang baik harus rata dan halus, tanpa langkah-langkah yang jelas dan partikel pengotor, yang membantu meningkatkan stabilitas komponen SiC. Elemen doping pada lapisan epitaksi harus didistribusikan secara merata, yang dapat memastikan kinerja listrik komponen SiC konsisten. Untuk mendapatkan lapisan epitaksi SiC berkualitas tinggi, diperlukan teknologi pertumbuhan dan kontrol proses yang canggih. Pada saat yang sama, lapisan epitaksial juga diperlukan.

Silikon karbida (SiC) adalah semikonduktor senyawa celah pita lebar dengan kekuatan medan tembus yang tinggi (sekitar 10 kali lipat dari Si), laju penyimpangan elektron jenuh yang tinggi (sekitar 2 kali lipat dari Si), dan konduktivitas termal yang tinggi (3 kali lipat dari Si). dan 10 kali lipat dari GaAs). Dibandingkan dengan perangkat berbasis silikon serupa, perangkat SiC memiliki keunggulan ketahanan suhu tinggi, ketahanan tegangan tinggi, karakteristik frekuensi tinggi, efisiensi konversi tinggi, ukuran kecil dan ringan, dll., dan memiliki potensi penerapan penting dalam kendaraan listrik, angkutan kereta api , transmisi dan transformasi daya tegangan tinggi, fotovoltaik, komunikasi 5G, dan bidang lainnya. Substrat kristal tunggal SiC berkualitas tinggi, berbiaya rendah, dan berukuran besar adalah dasar untuk mempersiapkan perangkat SiC, dan penguasaan teknologi pertumbuhan dan pemrosesan kristal SiC dengan hak kekayaan intelektual independen telah menjadi fokus penelitian di bidang terkait.

Sejak 1999, tim peneliti Chen Xiaolong, Laboratorium Utama Bahan Lanjutan dan Analisis Struktural, Institut Fisika, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok/Pusat Penelitian Fisika Benda Terkondensasi Nasional Beijing, berdasarkan inovasi independen, telah secara sistematis mempelajari hukum dasar termodinamika dan dinamika pertumbuhan pertumbuhan kristal SiC dengan peralatan pertumbuhan yang dikembangkan sendiri, dan memahami mekanisme pembentukan transisi fase dan cacat selama pertumbuhan kristal. Usulan metode cacat, kontrol resistivitas, dan ekspansi, membentuk serangkaian teknologi utama mulai dari peralatan pertumbuhan hingga pertumbuhan dan pemrosesan kristal SiC berkualitas tinggi, dan terus meningkatkan diameter kristal SiC dari kurang dari 10 mm (2000) menjadi 2 inci (2005) . Pada tahun 2006, tim memimpin industrialisasi kristal tunggal SiC di Tiongkok, berhasil mengubah hasil penelitian di Beijing Tianke Heda Semiconductor Co., LTD., dan berhasil mengembangkan 4 inci (2010) dan 6 inci (2014) Kristal tunggal SiC melalui kombinasi industri, universitas dan penelitian. Saat ini, Beijing Tianke Heda telah merealisasikan produksi massal dan penjualan substrat SiC 4-6 inci, dan telah menjadi salah satu pemasok utama wafer konduktif SiC internasional.

Biaya perangkat SiC terutama dibentuk oleh substrat, epitaksi, pelat aliran dan penyegelan serta tautan lainnya, dan substrat menyumbang sebesar 45% dari biaya perangkat SiC. Untuk mengurangi biaya satu perangkat dan memperluas ukuran substrat SiC, menambah jumlah perangkat pada satu substrat adalah cara utama untuk mengurangi biaya. Substrat SiC berukuran 8 inci akan memiliki keunggulan pengurangan biaya yang signifikan dibandingkan substrat SiC berukuran 6 inci. Telah dilaporkan bahwa substrat kristal tunggal SiC 8 inci internasional telah berhasil dikembangkan, tetapi sejauh ini belum ada produk yang dipasarkan.

Kesulitan pertumbuhan kristal SiC 8 inci terletak pada: pertama-tama, benih kristal 8 inci harus dikembangkan; Kedua, perlu untuk memecahkan masalah distribusi material fasa gas dan medan suhu yang tidak merata serta efisiensi transportasi yang disebabkan oleh ukurannya yang besar. Selain itu, masalah retak kristal akibat peningkatan tegangan juga perlu diatasi. Berdasarkan penelitian yang ada, pada tahun 2017, peneliti Chen Xiaolong, mahasiswa doktoral Yang Naiji, peneliti asosiasi Li Hui, dan Chief engineer Wang Wenjun mulai mempelajari kristal SiC berukuran 8 inci. Melalui penelitian berkelanjutan, mereka menguasai distribusi medan suhu ruangan dan karakteristik transpor fasa gas suhu tinggi pertumbuhan 8 inci. Menggunakan SiC 6 inci sebagai kristal benih, mereka merancang perangkat yang kondusif untuk ekspansi dan pertumbuhan SiC. Masalah nukleasi polikristalin di tepi kristal benih dalam proses perluasan diameter terpecahkan. Perangkat pertumbuhan jenis baru dirancang untuk meningkatkan efisiensi transportasi bahan mentah. Melalui banyak iterasi, ukuran kristal SiC secara bertahap diperluas. Dengan meningkatkan proses anil, tegangan pada kristal berkurang dan retaknya kristal terhambat. Kristal SiC berukuran 8 inci awalnya ditanam pada substrat yang dikembangkan sendiri pada bulan Oktober 2021.

Keberhasilan pengembangan kristal tunggal konduktif SiC 8 inci merupakan kemajuan penting yang dibuat oleh Institut Fisika di bidang semikonduktor celah pita lebar. Setelah transformasi hasil penelitian dan pengembangan, hal ini akan membantu meningkatkan daya saing internasional substrat kristal tunggal SiC Tiongkok dan mendorong perkembangan pesat industri semikonduktor celah pita lebar Tiongkok.

TEKNOLOGI FOUNTYL PTE. LTD. adalah perusahaan modern di bidang keramik canggih yang menetapkan R&D, manufaktur dan penjualan sebagai satu kesatuan, terutama memproduksi keramik berpori, alumina, zirkonia, silikon nitrida, silikon karbida, aluminium nitrida, keramik dielektrik gelombang mikro, dan bahan keramik canggih lainnya. pakar teknologi Jepang kami yang diundang secara khusus memiliki lebih dari 30 tahun pengalaman industri di bidang semikonduktor, secara efisien memberikan solusi aplikasi keramik khusus dengan ketahanan aus, ketahanan korosi, ketahanan suhu tinggi, konduktivitas termal tinggi, isolasi untuk pelanggan domestik dan asing.