Tiến bộ đã được thực hiện trong nghiên cứu các tinh thể đơn silicon cacbua 8 inch

Đặc điểm về chất lượng tinh thể chất lượng cao của lớp epiticular SiC làm cho lớp epiticular phải có cấu trúc tinh thể có độ tinh khiết cao và mật độ khuyết tật thấp để đảm bảo độ tin cậy của các thành phần SiC. Bề mặt của lớp epitaxy có địa hình bề mặt tốt phải phẳng và mịn, không có các bước rõ ràng và các hạt tạp chất, giúp cải thiện độ ổn định của các thành phần SiC. Các phần tử pha tạp trong lớp epitaxy phải được phân bố đều, điều này có thể đảm bảo hiệu suất điện của các thành phần SiC là nhất quán. Để có được lớp epiticular SiC chất lượng cao, cần có công nghệ tăng trưởng tiên tiến và kiểm soát quy trình. Đồng thời, lớp epiticular cũng cần thiết.

Cacbua silic (SiC) là chất bán dẫn hỗn hợp có khoảng cách dải rộng với cường độ trường phân hủy cao (khoảng 10 lần so với Si), tốc độ trôi electron bão hòa cao (khoảng 2 lần so với Si) và độ dẫn nhiệt cao (gấp 3 lần so với Si). và gấp 10 lần GaAs). So với các thiết bị dựa trên silicon tương tự, thiết bị SiC có ưu điểm là chịu nhiệt độ cao, điện áp cao, đặc tính tần số cao, hiệu suất chuyển đổi cao, kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ, v.v. và có tiềm năng ứng dụng quan trọng trong xe điện, vận tải đường sắt , truyền tải và biến đổi điện áp cao, quang điện, truyền thông 5G và các lĩnh vực khác. Chất nền đơn tinh thể SiC chất lượng cao, chi phí thấp và kích thước lớn là cơ sở để chuẩn bị các thiết bị SiC và làm chủ công nghệ xử lý và phát triển tinh thể SiC với quyền sở hữu trí tuệ độc lập là trọng tâm nghiên cứu trong các lĩnh vực liên quan.

Từ năm 1999, nhóm nghiên cứu của Chen Xiaolong, Phòng thí nghiệm trọng điểm về Vật liệu tiên tiến và Phân tích cấu trúc, Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc/Trung tâm Nghiên cứu Vật lý Chất ngưng tụ Quốc gia Bắc Kinh, dựa trên sự đổi mới độc lập, đã nghiên cứu một cách có hệ thống các định luật cơ bản của nhiệt động lực học và động lực tăng trưởng của sự phát triển tinh thể SiC với thiết bị tăng trưởng tự phát triển và hiểu được cơ chế hình thành sự chuyển pha và các khuyết tật trong quá trình phát triển tinh thể. Đề xuất các phương pháp mở rộng và kiểm soát khuyết tật, điện trở suất, hình thành một loạt công nghệ chủ chốt từ thiết bị tăng trưởng đến tăng trưởng và xử lý tinh thể SiC chất lượng cao, đồng thời liên tục tăng đường kính của tinh thể SiC từ dưới 10 mm (2000) lên 2 inch (2005) . Năm 2006, nhóm đã đi đầu trong công nghiệp hóa các tinh thể đơn SiC ở Trung Quốc, chuyển đổi thành công kết quả nghiên cứu tại Công ty TNHH Chất bán dẫn Tianke Heda Bắc Kinh và phát triển thành công 4 inch (2010) và 6 inch (2014) Tinh thể đơn SiC thông qua sự kết hợp giữa công nghiệp, trường đại học và nghiên cứu. Hiện tại, Tianke Heda Bắc Kinh đã hiện thực hóa việc sản xuất và bán hàng loạt chất nền SiC 4-6 inch và trở thành một trong những nhà cung cấp chính tấm dẫn điện SiC quốc tế.

Giá thành của thiết bị SiC chủ yếu được hình thành bởi chất nền, epiticular, tấm dòng chảy và chất bịt kín và các liên kết khác, và chất nền chiếm tới 45% giá thành của thiết bị SiC. Để giảm chi phí của một thiết bị và mở rộng hơn nữa kích thước đế SiC, việc tăng số lượng thiết bị trên một đế là cách chính để giảm chi phí. Chất nền SiC 8 inch sẽ có lợi thế giảm chi phí đáng kể so với chất nền 6 inch. Có thông tin cho rằng chất nền đơn tinh thể SiC 8 inch quốc tế đã được phát triển thành công, nhưng cho đến nay vẫn chưa có sản phẩm nào được đưa ra thị trường.

Khó khăn của việc phát triển tinh thể SiC 8 inch nằm ở chỗ: trước hết phải phát triển được tinh thể hạt giống 8 inch; Thứ hai, cần giải quyết vấn đề trường nhiệt độ không đồng đều và hiệu quả phân phối và vận chuyển vật liệu pha khí do kích thước lớn gây ra. Ngoài ra, cần giải quyết vấn đề nứt tinh thể do ứng suất gia tăng. Trên cơ sở nghiên cứu hiện có, vào năm 2017, nhà nghiên cứu Chen Xiaolong, nghiên cứu sinh Yang Naiji, phó nhà nghiên cứu Li Hui và kỹ sư trưởng Wang Wenjun đã bắt đầu nghiên cứu tinh thể SiC 8 inch. Thông qua nghiên cứu liên tục, họ đã nắm vững sự phân bố trường ở nhiệt độ phòng và các đặc tính vận chuyển pha khí ở nhiệt độ cao của cây tăng trưởng 8 inch. Sử dụng SiC 6 inch làm tinh thể hạt giống, họ đã thiết kế một thiết bị có lợi cho sự mở rộng và phát triển của SiC. Vấn đề tạo mầm đa tinh thể ở rìa tinh thể hạt trong quá trình mở rộng đường kính được giải quyết. Một loại thiết bị tăng trưởng mới được thiết kế để nâng cao hiệu quả vận chuyển nguyên liệu thô. Qua nhiều lần lặp lại, kích thước của tinh thể SiC dần được mở rộng. Bằng cách cải thiện quá trình ủ, ứng suất trong tinh thể giảm đi và hiện tượng nứt tinh thể bị ức chế. Một tinh thể SiC 8 inch ban đầu được trồng trên chất nền tự phát triển vào tháng 10 năm 2021.

Sự phát triển thành công của tinh thể đơn dẫn điện SiC 8 inch là một tiến bộ mang tính bước ngoặt khác do Viện Vật lý thực hiện trong lĩnh vực chất bán dẫn dải rộng. Sau khi chuyển đổi kết quả nghiên cứu và phát triển, nó sẽ giúp nâng cao khả năng cạnh tranh quốc tế của chất nền đơn tinh thể SiC của Trung Quốc và thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của ngành bán dẫn khoảng cách băng rộng của Trung Quốc.

CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ FOUNTYL. TNHH. là một doanh nghiệp hiện đại trong lĩnh vực R&D gốm sứ tiên tiến, sản xuất và bán hàng là một, chủ yếu sản xuất gốm xốp, alumina, zirconia, silicon nitride, silicon Carbide, nhôm nitride, gốm điện môi vi sóng và các vật liệu gốm tiên tiến khác. Chuyên gia công nghệ Nhật Bản được mời đặc biệt của chúng tôi có hơn 30 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực bán dẫn, cung cấp hiệu quả các giải pháp ứng dụng gốm sứ đặc biệt với khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn, chịu nhiệt độ cao, dẫn nhiệt, cách nhiệt cao cho khách hàng trong và ngoài nước.