8月30日，據“上海漢虹”官微消息，近日上海漢虹精密機械有限公司在拉晶實驗室中，使用自行研發制造的碳化硅長晶爐成功拉制出高品質8英寸碳化硅晶體。
此晶體具備優良的均勻性和低缺陷密度，直徑達到200毫米標準，電阻率和晶向均符合高端應用要求。本次采用的碳化硅長晶爐，采用上進料方式，完全自動化控制，而且通過熱場旋轉及熱場工藝穩定性設計，能夠有效調整徑向和軸向溫度梯度，確保晶體生長過程中溫度的均勻性和穩定性。
碳化硅晶體生長方法與影響參數
SiC單晶生長方法有物理氣相傳輸法（PVT法） 、液相法（LPE法）、高溫化學氣相沉積法（HTCVD法）等（詳細方法介紹可以點擊碳化硅單晶生長發展淺析）。其中PVT法技術成熟度最高，也是目前碳化硅產業化普遍采用的方法。
PVT法碳化硅長晶設備有兩種加熱方式，即感應加熱法和電阻加熱法。
感應加熱法是目前國內外生長SiC晶體的主流工藝，其原理是使石墨坩堝產生渦流發熱，給包括坩堝在內的整個熱場加熱，坩堝是溫度最高的部件。
電阻加熱法是未來生長大尺寸SiC晶體的主流工藝，它將石墨發熱體通電產生熱量，給包括坩堝在內的整個熱場加熱，石墨發熱體是溫度最高的部件。
SiC晶錠的生長條件極其苛刻，需要控制許多工藝參數，如C/Si比、生長速率、溫度梯度、氣壓等，以避免出現諸如晶體堆垛層錯、微管、位錯包裹體等缺陷。
碳化硅晶體生長的溫度很高，通常在2200℃左右。加熱體通過電流產生熱量以熱輻射的形式傳至坩堝外壁，坩堝又分別通過熱傳導和熱輻射的形式將熱量傳至原料和晶體，坩堝內部的溫度梯度控制起來非常困難。
碳化硅單晶品質跟溫場的分布直接相關，溫度及溫度梯度直接決定了腔室內氣體組分的密度和傳輸方向，并影響SiC的生長形態和生長速率。
8英寸SiC晶體生長的關鍵技術
8英寸碳化硅量產的最基礎條件就是籽晶處理工藝，籽晶處理工藝分為兩種：籽晶粘接工藝和籽晶懸掛工藝。
籽晶粘接工藝籽晶處理工藝復雜、籽晶帶來的應力大、固定資產投資大、籽晶處理成本高、邊緣多晶相對更容易控制；籽晶懸掛工藝籽晶處理工藝簡單，更加可控、籽晶帶來的應力小、固定資產投資小、籽晶處理成本低、但是邊緣多晶更難控制。
兩種籽晶處理工藝各有優缺點，對于8英寸碳化硅的晶體生長選用哪種工藝還沒有定論，關鍵還是要看晶體生長的良率。
另外則是要解決晶體的宏觀缺陷與微觀缺陷。
宏觀缺陷包括由于籽晶燒穿、邊緣過冷與過熱、位錯累積，而導致的開裂、多晶、多型等問題。微觀缺陷則有籽晶遺留、硅碳比例、氣流穩定性、位錯累積與演化導致的六方孔洞、位錯，籽晶遺留、硅碳比例（晶體生長前期）問題造成的微管，以及由于硅碳比例、碳粉塵（晶體生長后期）而形成的包裹體等。
目前國內大部分同行的8英寸技術處于解決宏觀缺陷階段，少部分處于解決微觀缺陷階段。另外，相同重量的前提下，接近平面的界面，晶體具有更高的材料利用率、更低的內部應力。電阻法更容易獲得接近平面的晶體生長界面。
來源：上海漢虹、小飯桌
原文始發于微信公眾號（艾邦半導體網）：一文了解8英寸SiC晶體生長及關鍵技術
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