近年來，國產SiC基板技術取得了新的進展—通光晶體成功製備出無微管缺陷的6吋SiC單晶。“更適合製造高壓和超高壓功率裝置。”

據報道，同一種光學晶體採用了改良的PVT成長設計方案其 6 吋 SiC 晶片沒有任何應力點，晶格基面曲率較小，其 (004) 衍射指數的平均半峰寬低至 19 角秒，電阻率分佈均勻。

研究結果發表於 2021 年 4 月的《Acta Ceramics》期刊上，投稿時間為 2020 年 7 月。    
     

創新成長過程

解決微管缺陷問題

經過近30年的努力，業界已經能夠成熟地製備出無微管缺陷的2-4吋4H-SiC單晶材料。然而，6吋4H-SiC單晶仍存在一些困難。通光晶體認為，要製備無微管缺陷的6吋SiC單晶，應避免產生多型體，他們的方法是：物理氣相傳輸（PVT）方法的改進。據報道，在傳統的生長組裝條件下，生長組分的流動方向部分與生長步驟的流動方向相同，部分則與步驟的流動方向相反。針對同一光學晶體，提出了改良方案。採用排水組件或非對稱溫度場設計在生長過程中，生長成分的流動方向幾乎總是與階梯流動的方向相反。     圖1：兩種PVT方法的示意圖    改進後的製程具有獨特的優勢——單晶生長表面上的組成原子能夠快速到達生長台階的扭折位置，確保原子台階的有序推進，從而完整地複製單晶的晶體結構。此外，台階的有序推進不會導致台階聚集，也不會產生寬台階，從而避免了由寬台階引起的二維多型成核現象。因此，改良後的製程大大提高了6吋n型SiC單晶的穩定性。      

卓越的性能

滿足電源設備需求

根據論文所述，襯底晶片的拉曼光譜檢測掃描結果顯示：整個 6 吋晶圓都是單一的 4H-SiC 晶體形式。     圖 2：6 吋 SiC 拉曼光譜掃描透過極化應力儀發現，在改善生長製程條件後，晶片無壓力點，這顯示所生長的SiC單晶的晶體品質較好。     圖 3：兩種製程晶圓極化應力分佈對比高解析度X射線衍射搖擺曲線模式測試結果表明，整個晶圓的取向差在0.04°以內，X軸方向的曲率半徑≥132 μm，這顯示其晶格的基面曲率較小，堆疊層錯也較少。此外，其測試搖擺曲線的半峰寬大部分小於 30 角秒，平均半峰寬為 19 角秒，這表示其晶體品質非常高。內部幾乎沒有微小的缺陷。     圖 4：6 吋 SiC 單晶 (004) 晶面的高解析度 XRD 搖擺曲線掃描。同時，渦流法測試結果表明，其電阻率值介於16.8～22.2 mΩ·cm之間，電阻率分佈均勻，統計離散係數為3.5%，平均電阻率為20.5 mΩ·cm。它完全能夠滿足功率元件的生產需求。     圖 5：6 吋 n 型 SiC 單晶晶片的電阻率分佈圖  

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