大尺寸4H碳化硅晶体生长及缺陷研究

本项目采用物理气相输运（PVT）法开展大尺寸4H碳化硅(SiC)晶体生长研究工作。研究关键生长参数对晶体扩径、结晶质量、晶体缺陷的影响规律，获得生长大尺寸、高质量4H-SiC晶体的关键生长技术。具体主要从坩埚、温度和压力三个方面进行攻关：研究适合于晶体扩径生长的坩埚，将单晶直径从3英寸扩大到４英寸，获得扩径规律；研究适于生长4英寸SiC晶体的温场设计，获得优化生长温度、温度梯度；研究生长室中氩气、氮气压力对晶体生长速度、缺陷形成的影响。此外，开展SiC晶体的缺陷、结构和物性研究。.大尺寸高质量的4H-SiC晶体是制作SiC基电力电子器件的衬底材料。但是，国内对于大尺寸高质量4H-SiC晶体生长的研究基础薄弱，PVT法生长大尺寸SiC晶体的基本规律亟待明确。本项目将为解决大尺寸4H-SiC单晶生长的关键问题打下基础。

碳化硅（SiC）是一种重要的宽带隙半导体材料，与传统的半导体（如硅、砷化镓）相比，SiC具有宽禁带、高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率以及高化学稳定性等优点，在高温、高频、大功率电力电子器件和功率器件制备方面有重要的应用。本项目采用物理气相输运(PVT)法开展大尺寸SiC晶体生长研究工作。开发出了SiC单晶尺寸放大生长工艺，将SiC晶体尺寸从3英寸放大到了4英寸；掌握了SiC晶体微管缺陷与生长条件的关系，重点研究了之前对其认识尚不深入的2型微管缺陷，并给出了其可能的形成机理；掌握了生长参数对SiC晶型转变的影响规律，实现了4H晶型SiC的可控生长；获得了一种有效减少SiC晶体位错缺陷的方法；通过优化关键生长参数包括生长温度、温度梯度、压力等，获得了优化的4H-SiC晶体生长条件，生长出了高质量的4英寸4H-SiC晶体，达到国际先进水平。