住友金屬首次開(kāi)發(fā)出SiC單晶熔液生長(zhǎng)法

　  住友金屬工業(yè)綜合技術(shù)研究所在全球首次開(kāi)發(fā)出從Si（硅）Ti（鈦）等金屬組成的高溫熔液中制備SiC（碳化硅）單晶的熔液生長(zhǎng)法，生長(zhǎng)速度已接近實(shí)用水平。

　　SiC與Si相比，由于更加耐高壓、耐高溫，因此可制造小型高效的功率元件。如果將混合動(dòng)力車和電動(dòng)汽車使用的功率元件由Si換成SiC制造的話，便可減少能源消耗量和CO2排放量。要達(dá)到實(shí)用階段，需實(shí)現(xiàn)大口徑、結(jié)晶缺陷較少的單晶晶圓。

　　原來(lái)的SiC單晶生長(zhǎng)技術(shù)使用的是使SiC的原料粉末升華、并在晶種上使其再次結(jié)晶的“升華再結(jié)晶法”。此前使用該方法對(duì)直徑最大為4英寸的SiC晶圓進(jìn)行了開(kāi)發(fā)，不過(guò)由于結(jié)晶缺陷較多，還未能用于功率元件。

　　該公司基于通過(guò)煉鐵技術(shù)積累的高溫控制技術(shù)，從2000年起便開(kāi)始研究熔液生長(zhǎng)法。在NEDO（新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)）的協(xié)助下，SiC單晶直徑04年成功生長(zhǎng)到2英寸、06年生長(zhǎng)到4英寸。熔液生長(zhǎng)法由于結(jié)晶從熔液中生長(zhǎng)，與由氣體直接變成固體（結(jié)晶）的升華再結(jié)晶法相比，減少了結(jié)晶缺陷。

　　熔液生長(zhǎng)法使用將晶種從上方浸入熔液、邊旋轉(zhuǎn)邊取出的方法。該方法由于和在Si生長(zhǎng)中使用較多的提拉法相近，因此適合量產(chǎn)。另外，通過(guò)改進(jìn)晶種和坩堝旋轉(zhuǎn)快慢等，生長(zhǎng)速度與原來(lái)相比幾乎成倍增長(zhǎng)，為200μm/小時(shí)（5小時(shí)為1mm）以上。

　　由于實(shí)際過(guò)程中，要將結(jié)晶切成薄片、制成晶圓，因此結(jié)晶需要有一定的厚度。目前，通過(guò)改進(jìn)生長(zhǎng)方法，已成功生長(zhǎng)出直徑2英寸厚5mm的單晶。08年度內(nèi)計(jì)劃生長(zhǎng)出cm級(jí)厚度的結(jié)晶。另外，外延膜的成膜技術(shù)也使用了熔液生長(zhǎng)法。結(jié)晶內(nèi)雜質(zhì)濃度已成功降低到了原來(lái)的1/10以下，計(jì)劃還將進(jìn)一步提高純度。（記者：浜田 基彥） ■