碳化硅单晶制备方法及缺陷控制研究进展

杨皓1,2，李太1,2，张广鑫1,2，吕国强1,2，陈秀华3（１昆明理工大学冶金与能源工程学院；２云南省硅工业工程研究中心；３云南大学材料与能源学院）

摘要：碳化硅（SiC）作为第三代半导体具有禁带宽度大、载流子迁移率高、热导率高和稳定性良好等优异特性，在电力电子器件领域尤其是高温、高频、高功率等应用场景下有着巨大潜力。目前用于SiC晶体生长的主要技术包括物理气相传输（PVT）法、高温化学气相沉积（HTCVD）法和顶部籽晶溶液生长（TSSG）法。在SiC单晶生长和外延过程中，不可避免地会产生各种类型的缺陷，这些缺陷对半导体器件的性能会产生显著影响，具体表现为击穿电压降低、漏电流增加以及导通电阻变化等，这些性能的变化不仅会降低器件的效率和可靠性，还可能导致器件完全失效。因此，为了提高SiC半导体器件的良率和性能，在器件制造之前降低和控制SiC晶体生长过程中产生的各种缺陷变得非常重要。本文对当前SiC单晶的制备方法、SiC晶体生长过程中产生的缺陷及其检测技术进行了归纳总结，分析研究了SiC晶体生长过程中产生的缺陷之间的转化及影响因素，并讨论了降低SiC单晶缺陷密度的方法，最后对SiC单晶生长过程中缺陷的控制技术发展方向进行了展望。

关键词：宽禁带半导体；碳化硅；晶体生长；缺陷；数值模拟