中科院物理所成功研制6英寸碳化硅单晶衬底

图1和6英寸碳化硅晶体和单晶基片

图2，6英寸碳化硅单晶片(4H碳化硅单晶)的拉曼光谱

图3和6英寸碳化硅单晶片x射线摇摆曲线(平均半峰宽度仅为27.2弧秒)

碳化硅单晶是一种宽带隙半导体材料，具有宽带隙、强临界击穿场、高热导率、高饱和漂移速度等特点。它广泛用于制造高温、高频和大功率电子器件。此外，由于碳化硅和氮化镓之间的晶格失配较小，碳化硅单晶是氮化镓基发光二极管、肖特基二极管、场效应晶体管、IGBT、HEMT等器件的理想衬底材料。为了降低器件成本，下游产业对碳化硅单晶衬底提出了大尺寸要求。目前，国际市场上有6英寸(150毫米)的产品，市场份额预计将逐年增加。

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理实验室(筹)高级材料与结构分析实验室陈小龙研究组(A02组，功能晶体研究与应用中心)长期从事碳化硅单晶生长研究。通过自主创新和探索，团队成员获得了一套碳化硅单晶生长设备、晶体生长和加工技术等自主知识产权。研制成功的2英寸碳化硅单晶衬底在国内率先实现产业化，3英寸和4英寸碳化硅单晶衬底相继研制成功，实现批量制备和销售。2014年11月，团队成员与北京田可和达蓝光半导体有限公司合作，成功解决了6英寸扩径技术和晶圆加工技术，成功开发了6英寸碳化硅单晶衬底。拉曼光谱测试表明，生长的碳化硅晶体为4H晶型，(0004)晶面的X射线衍射摇摆曲线的平均半高宽仅为27.2弧秒，表明晶体质量非常好。这一成果表明，物理研究所对碳化硅单晶生长的研究和开发已达到国际先进水平。6英寸碳化硅单晶衬底的成功研发为高性能碳化硅基电子器件的国产化提供了物质基础。

相关研究得到科技部、国家自然科学基金委员会、协同创新中心、中国科学院、北京市科委、*生产建设兵团科技局等相关部门的支持。

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