中国粉体网讯  作为新能源汽车、光伏和5G通讯等战略性半导体材料，碳化硅晶体在推动绿色、低碳、高效新型产业发展的重要性可见一斑。相比Si基器件，SiC器件具有耐高温、耐高压、高频特性好、转化效率高、体积小和重量轻等优点。

目前，SiC材料已知的晶体结构有250多种，主要类型有六方体（2H-SiC、4H-SiC、6H-SiC）和立方体3C-SiC等。

虽然SiC具有200多种晶型，但商业化的器件如电动汽车、光伏工业和其他应用的核心器件:金属-氧化物-半导体场效应品体管(MOSFET)主要制备在六方4H-SiC单晶衬底上，这是因为采用目前最成熟的物理气相传输(PVT)法可以实现4H-SiC单晶衬底的大规模产业化生长。但是，SiC MOSFET功率器件存在栅氧界面可靠性差、载流子迁移率低、欧姆接触差等问题。与4H-SiC相比3C-SiC具有更低的界面缺陷态密度、更高的理论和实际载流子迁移率、更高的热导率。因此，基于3C-SiC的MOSFET器件具有更高的可靠性、更长的寿命和更高的稳定性，有望解决SiC-MOSFET功率器件的行业痛点。另外，由于4H-SiC MOSFET存在可靠性、稳定性和低寿命等缺陷，导致目前中国在车规级主驱MOSFET器件的90%依赖进口。

PVT法是目前碳化硅单晶生长应用最普遍的方法之一，但PVT法难以生长高质量的特定晶型，尽管目前的技术能成功生长n型4H碳化硅单晶，但依然无法有效生长p型4H-SiC单晶和3C-SiC单晶。

2023年4月18日，中科院物理所在期刊上发表了关于采用液相法生长3C-SiC衬底的技术文献。文献提到，该团队是通过在4H-SiC衬底上生长3C-SiC单晶，技术成果超出了以往理论预期，通过这项技术，他们能够持续稳定地生长高质量和大尺寸的3C-SiC晶体——直径为2~4英寸，厚度为4.0~10毫米。

该团队认为，该技术拓宽了异质晶体生长的机制，并为3C-SiC晶体的大规模生产提供了可行的途径，未来3C-SiC功率器件性能有望比目前主流的4H-SiC更好。

液相法生长碳化硅由于是一种接近于热力学平衡的生长方法，生长的晶体缺陷密度会更低，易于实现扩径、可以获得P型晶体。中国科学院物理研究所在陈小龙老师的带领下，团队在液相法生长碳化硅上取得一系列的进展。与硅不同，碳化硅在加热到熔化之前就升华了。因此，合适的助溶剂体系是液相法生长碳化硅单晶的基础，主要有三方面的要求：一是大的溶C能力；二是液相区无第二相；三是合适的固-液界面能，来调控想要生长的是p型碳化硅单晶还是3C-SiC单晶。

通过一系列的研究表明，液相法在生长P型4H-SiC单晶和3C-SiC单晶上具有很明显的优势。2025年8月21日，中国粉体网将在苏州举办第三代半导体SiC晶体生长及晶圆加工技术研讨会。届时，来自中国科学院物理研究所副研究员李辉将带来《液相法生长立方碳化硅和P型碳化硅》的报告，讲述液相法在不同晶型SiC单晶生长中的应用解决方案以及研究进展，欢迎报名参会！

来源：EnergyEnvironmentalMaterials、厦门市集成电路行业协会

（中国粉体网编辑整理/空青）

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