8英寸SiC晶圆制备与外延应用

碳化硅(SiC)是制作高温、高频、大功率电子器件的理想电子材料之一,近20年来随着SiC材料加工技术的不断提升,其应用领域不断扩大。目前SiC芯片的制备仍然以6英寸(1英寸=25.4 mm)晶圆为主,但是行业龙头企业已经开始研发基于8英寸SiC晶圆的下一代器件和芯片。本研究联合国内SiC产业链上、下游龙头企业,推进8英寸SiC芯片国产研发,尤其是关键的晶圆制备和外延应用环节。本文采用扩径生长法制备了8英寸导电型4H-SiC衬底晶圆,其平均基平面位错(BPD)密度低至251 cm^(-2),平均螺位错(TSD)密度小于1 cm^(-2),实现了近“零TSD”和低BPD密度的8英寸导电型4H-SiC衬底晶圆的制备,可以满足生产需要。采用国产8英寸外延设备和开发工艺包,实现了速率为68.66μm/h的快速外延生长,厚度不均匀性为0.89%,掺杂不均匀性为2.05%,这两个指标已经达到了优良6英寸外延膜的水平,完全可以满足生产需要。与国外已发布的8英寸外延结果对比,厚度和掺杂均匀性均优于国外数据,而缺陷密度只有国外数据的1/4。本文设计和实施了多片重复性试验,验证了8英寸外延的稳定性。