中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近日，浙江大學(xué)杭州國(guó)際科創(chuàng)中心（簡(jiǎn)稱科創(chuàng)中心）先進(jìn)半導(dǎo)體研究院-杭州乾晶半導(dǎo)體聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室（簡(jiǎn)稱聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室）經(jīng)過系列技術(shù)攻關(guān)，在大尺寸碳化硅（SiC）單晶生長(zhǎng)及其襯底制備方面取得突破，成功生長(zhǎng)出厚度達(dá)27毫米的8英寸n型碳化硅單晶錠，并加工獲得了8英寸碳化硅襯底片，成功躋身8英寸碳化硅俱樂部，該項(xiàng)技術(shù)突破有望顯著降低碳化硅功率器件的成本，助力半導(dǎo)體碳化硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
碳化硅是第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)材料，其具有優(yōu)異的耐高壓、耐高溫、低損耗等性能，能夠有效滿足電力電子系統(tǒng)的高效率、小型化和輕量化要求。在碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈中碳化硅襯底制造難度高，是目前碳化硅產(chǎn)品成本高昂的原因。眾所周知，大尺寸襯底單位面積能夠生產(chǎn)的芯片更多，為增加產(chǎn)能供給、降低成本，襯底的大尺寸化成為了未來趨勢(shì)。目前，全球碳化硅領(lǐng)域依舊以6英寸襯底為主，如何擴(kuò)大襯底尺寸是目前待攻破的難題。
目前，制備大尺寸碳化硅單晶最為成熟的技術(shù)就是物理氣相傳輸（PVT）法，該方法的核心是設(shè)計(jì)和使用適宜的熱場(chǎng)。聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)針對(duì)PVT法，提出了多段式電阻加熱的策略，同時(shí)結(jié)合數(shù)值模擬研究設(shè)計(jì)和優(yōu)化8英寸碳化硅單晶生長(zhǎng)的熱場(chǎng)與工藝手段開展研發(fā)工作。簡(jiǎn)單來說，就是通過計(jì)算機(jī)模擬手段，依托人工智能等信息技術(shù)去模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，“窺探”溫度超兩千攝氏度的單晶生長(zhǎng)爐里的“小秘密”，為碳化硅生長(zhǎng)創(chuàng)造更好條件。
多段式電阻加熱的數(shù)值模擬研究
(B. Xu, et al., Journal of Crystal Growth, 2023, 614, 127238.)
此外，研發(fā)團(tuán)隊(duì)也利用反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不斷完善碳化硅生產(chǎn)“配方”，厘清徑向溫差、邊緣溫度梯度等熱場(chǎng)參數(shù)與晶體生長(zhǎng)工藝參數(shù)的關(guān)系來確定晶體生長(zhǎng)的最優(yōu)條件。
據(jù)了解，早在2022年7月，浙江大學(xué)杭州國(guó)際科創(chuàng)中心先進(jìn)半導(dǎo)體研究院-乾晶半導(dǎo)體聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室和浙江大學(xué)硅材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在浙江省“尖兵計(jì)劃”等研發(fā)項(xiàng)目的資助下，成功生長(zhǎng)出厚度達(dá)到50mm的6英寸碳化硅單晶。50mm應(yīng)該是目前已知最大的尺寸，不過還是6英寸。
厚度達(dá)50mm的6英寸碳化硅單晶
而這次項(xiàng)目是由杭州乾晶半導(dǎo)體有限公司、科創(chuàng)中心先進(jìn)半導(dǎo)體研究院和浙江大學(xué)硅及先進(jìn)半導(dǎo)體材料全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作開展，各方充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)、協(xié)同創(chuàng)新、合力攻關(guān)， 是打通“前沿研究-技術(shù)攻關(guān)-成果轉(zhuǎn)化”全鏈條創(chuàng)新生態(tài)的生動(dòng)實(shí)踐。此外，本次項(xiàng)目成果也得到了浙江省2023年“尖兵”研發(fā)攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目資助。
據(jù)公開資料顯示，杭州乾晶半導(dǎo)體有限公司專注于半導(dǎo)體碳化硅材料，是一家集碳化硅單晶生長(zhǎng)、襯底加工和設(shè)備開發(fā)為一體的高新技術(shù)企業(yè)，其發(fā)展愿景是成為國(guó)際知名的半導(dǎo)體材料品牌和標(biāo)桿企業(yè)。
來源：浙大杭州科創(chuàng)中心、先進(jìn)半導(dǎo)體研究院
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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