最近、国内のSiC基板は新たな進歩を遂げている。Tongguang Crystal社は、マイクロパイプ欠陥のない6インチSiC単結晶の作製に成功した。「高電圧および超高電圧電力機器の製造により適している。」

報道によると、同じ光学結晶が採用されている改良されたPVT成長設計計画6インチSiCウェーハには応力スポットがなく、格子の基底面の曲率が少なく、(004)回折指数の平均半値幅は19秒角と低く、抵抗率分布は均一です。

研究結果は2021年4月号の「Acta Ceramics」に掲載され、投稿時期は2020年7月であった。    
     

革新的な成長プロセス

微小管欠陥の問題を解決する

約30年にわたる努力の結果、業界はマイクロパイプ欠陥のない2～4インチの4H-SiC単結晶材料を成熟した形で製造できるようになりました。しかし、6インチ4H-SiC単結晶には、依然としていくつかの課題が残っている。Tongguang Crystalは、マイクロパイプ欠陥のない6インチSiC単結晶を製造するには、多形体の生成を避ける必要があると考えており、その方法は物理蒸気輸送（PVT）法の改良。報告によると、従来の成長アセンブリ条件下では、成長成分の流れの方向は、成長ステップの流れの方向と一部同じ方向であり、一部はステップの流れの方向と逆方向である。同じ光学結晶の改良計画排水機構または非対称温度場設計を採用成長過程において、成長成分の流れの方向は、ステップの流れの方向とほぼ常に逆である。     図1：2つのPVT法の概略図    この改良されたプロセスには独自の利点がある単結晶成長面上の構成原子は成長ステップの屈曲位置に素早く到達し、原子ステップの規則的な進行を保証することで、単結晶の結晶構造を完全に複製します。さらに、ステップの規則的な進行はステップの凝集を引き起こさず、幅の広いステップも生成しないため、幅の広いステップによって引き起こされる二次元多形核生成現象を回避します。したがって、改良された製造プロセスにより、6インチn型SiC単結晶の安定性が大幅に向上した。      

優れたパフォーマンス

電源デバイスのニーズを満たす

同論文によると、基板ウェーハのラマンスペクトル検出スキャン結果から、6インチのウェハー全体が、単一の4H-SiC結晶形態である。     図2：6インチSiCラマンスペクトルスキャン分極応力計を通して、成長プロセス条件を改善した後、チップ内ストレス箇所なし、これは、成長させたSiC単結晶の結晶品質が優れていることを示している。     図3：2つのプロセスを用いたウェーハの分極応力分布の比較高分解能XRDロッキングカーブモードテストの結果、ウェーハ全体の配向差は0.04°以内であり、X軸方向の曲率半径は132m以上であることが示された。これは、その格子の基底面の湾曲が少なく、積層欠陥も少ないことを示している。さらに、その試験用ロッキングカーブの半値幅のほとんどは30秒角以下であり、平均半値幅は19秒角であることから、結晶品質が非常に高いことがわかる。内部には微細な欠陥はほとんどありません。     図4：6インチSiC単結晶の（004）結晶面の高分解能XRDロッキングカーブスキャン。同時に、渦電流法の試験結果によると、その抵抗率は 16.8〜22.2 mΩcm の間である。抵抗率分布は均一であり、統計的分散係数は 3.5% である。平均抵抗率は 20.5 mΩcm である。電力機器の製造要件を十分に満たすことができます。     図5：6インチn型SiC単結晶ウェーハの抵抗率分布図  

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