国产三代半导体材料新突破，中科院成功制备8英寸碳化硅晶体

碳化硅作为第三代半导体材料，在功率半导体等领域具有巨大的应用潜力，但长期以来面临大尺寸晶体制备的技术难题碳化硅单晶衬底占器件成本的近50%

最近几天，中科院物理所科研人员通过优化生长工艺，提高晶体质量，成功制备出单一4H晶型的8英寸碳化硅晶体，加工出厚度约2mm的8英寸碳化硅晶片，实现了国产大尺寸碳化硅单晶衬底的突破。

中科院表示，这项成果的转化将有助于提升中国在SiC单晶衬底方面的国际竞争力。

在现有研究的基础上，2017年，杨乃吉研究员，陈小龙博士生，李辉副研究员，王文君总工程师开始了8英寸SiC晶体的研究通过不断研究，他们掌握了8英寸生长的室温场分布和高温气相输运的特点他们以6英寸SiC为籽晶，设计了有利于SiC扩径生长的装置，解决了扩径生长时籽晶边缘的多晶核问题设计了一种新的生长装置，提高了原料的运输效率通过多次迭代逐渐扩大SiC晶体的尺寸，通过改进退火工艺，降低了晶体中的应力，抑制了晶体开裂2021年10月，在自研衬底上初步生长出8英寸SiC晶体

通过优化生长工艺，R&D团队进一步解决了多型相变问题，不断提高晶体质量，成功生长出单块4小时8英寸SiC晶体，其厚度接近19.6毫米，并对厚度约为2毫米的8英寸SiC晶片进行了加工和测试。

拉曼散射光谱和X射线摇摆曲线测试结果表明，生长的8英寸SiC为4H晶体半最大值的平均全宽是46.8弧秒相关工作已申请三项中国发明专利

8英寸SiC导电单晶的研制成功，是我所在宽带隙半导体领域取得的又一标志性进展研发成果转化后，将有助于提升我国在SiC单晶衬底方面的国际竞争力，促进我国宽带隙半导体产业的快速发展

上述工作得到了科技部，新疆生产建设兵团，国家自然科学基金委员会，北京市科委，工信部，中科院等部门的大力支持。

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