近年来，国产SiC衬底技术取得了新的进展——通光晶体成功制备出无微管缺陷的6英寸SiC单晶。“更适合制造高压和超高压功率器件。”

据报道，同一种光学晶体采用了改进的PVT增长设计方案其 6 英寸 SiC 晶片没有任何应力点，晶格基面曲率较小，其 (004) 衍射指数的平均半峰宽低至 19 角秒，电阻率分布均匀。

研究结果发表于 2021 年 4 月的《Acta Ceramics》期刊上，投稿时间为 2020 年 7 月。    
     

创新增长过程

解决微管缺陷问题

经过近30年的努力，业界已经能够成熟地制备出无微管缺陷的2-4英寸4H-SiC单晶材料。然而，6英寸4H-SiC单晶仍然存在一些困难。通光晶体认为，要制备无微管缺陷的6英寸SiC单晶，应避免产生多型体，他们的方法是：物理气相传输（PVT）方法的改进。据报道，在传统的生长组装条件下，生长组分的流动方向部分与生长步骤的流动方向相同，部分则与步骤的流动方向相反。针对同一光学晶体，提出了改进方案。采用排水组件或非对称温度场设计在生长过程中，生长成分的流动方向几乎总是与台阶流动的方向相反。     图1：两种PVT方法的示意图    改进后的工艺具有独特的优势——单晶生长表面上的组成原子能够快速到达生长台阶的扭折位置，保证原子台阶的有序推进，从而完整地复制单晶的晶体结构。此外，台阶的有序推进不会导致台阶聚集，也不会产生宽台阶，从而避免了宽台阶引起的二维多型成核现象。因此，改进后的工艺大大提高了6英寸n型SiC单晶的稳定性。      

出色的性能

满足电源设备需求

根据论文所述，衬底晶片的拉曼光谱检测扫描结果表明：整个 6 英寸晶圆都是单一的 4H-SiC 晶体形式。     图 2：6 英寸 SiC 拉曼光谱扫描通过极化应力仪发现，在改善生长工艺条件后，芯片无压力点，这表明所生长的SiC单晶的晶体质量更好。     图 3：两种工艺晶圆极化应力分布对比高分辨率X射线衍射摇摆曲线模式测试结果表明，整个晶圆的取向差在0.04°以内，X轴方向的曲率半径≥132 μm，这表明其晶格的基面曲率较小，堆垛层错也较少。此外，其测试摇摆曲线的半峰宽大部分小于 30 角秒，平均半峰宽为 19 角秒，这表明其晶体质量非常高。内部几乎没有微小的缺陷。     图 4：6 英寸 SiC 单晶 (004) 晶面的高分辨率 XRD 摇摆曲线扫描。同时，涡流法测试结果表明，其电阻率值介于16.8～22.2 mΩ·cm之间，电阻率分布均匀，统计离散系数为3.5%，平均电阻率为20.5 mΩ·cm。它完全能够满足功率器件的生产要求。     图 5：6 英寸 n 型 SiC 单晶晶片的电阻率分布图  

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