半絕緣碳化硅單晶襯底的研究進(jìn)展

彭 燕,陳秀芳,謝雪健,徐現(xiàn)剛,胡小波,楊祥龍,于國(guó)建，王垚浩

(1.山東大學(xué)，晶體材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新一代半導(dǎo)體材料研究院，濟(jì)南 250100；2.廣州南砂晶圓半導(dǎo)體技術(shù)有限公司，廣州 511458)

0 引 言

眾所周知，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一代半導(dǎo)體材料以硅為代表，主要應(yīng)用在以集成電路(IC)為核心的信息電子領(lǐng)域；第二代半導(dǎo)體材料以砷化鎵等化合物半導(dǎo)體為代表，主要應(yīng)用在光電子領(lǐng)域、通信領(lǐng)域；第三代半導(dǎo)體材料的興起，則是以氮化鎵(GaN)薄膜材料的P型摻雜的突破為起點(diǎn)，以高亮度藍(lán)光發(fā)光二極管(LED)和藍(lán)光激光器(LD)的研制成功為標(biāo)志。隨著生長(zhǎng)技術(shù)的發(fā)展，第三代半導(dǎo)體材料和應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。SiC材料就是典型的代表之一。

SiC具有一系列優(yōu)良的物理化學(xué)特性，除了禁帶寬度，還具有高擊穿電場(chǎng)、高飽和電子速度、高熱導(dǎo)率、高電子密度和高遷移率等特點(diǎn)，隨著單晶材料的技術(shù)突破，這些性質(zhì)使得SiC成為研究和產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn)，有力推動(dòng)了SiC單晶材料的進(jìn)展。

SiC單晶作為晶體材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室最近二十年的重要研究?jī)?nèi)容之一，在蔣民華院士的主持下，從零起步，高起點(diǎn)布局，采取跨越式發(fā)展思路，攻克了一系列關(guān)鍵技術(shù)難關(guān)，培養(yǎng)了大批人才，為我國(guó)SiC單晶產(chǎn)業(yè)及其在核心領(lǐng)域的應(yīng)用做出了卓越貢獻(xiàn)。本文以SiC單晶襯底為主要研究對(duì)象，首先簡(jiǎn)要介紹其基本性質(zhì)、研發(fā)歷史和制備方法，并結(jié)合晶體材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的半絕緣SiC襯底相關(guān)研究工作概述研究、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)，最后對(duì)國(guó)產(chǎn)SiC單晶襯底的發(fā)展進(jìn)行了展望。

1 基本性質(zhì)、研發(fā)歷史

如表1所示，SiC的臨界擊穿電場(chǎng)是Si的10倍，GaAs的5倍，這提高了SiC基器件的耐壓容量、工作頻率和電流密度,降低了器件的導(dǎo)通損耗。加上比Cu還高的熱導(dǎo)率，器件使用時(shí)無(wú)需額外散熱裝置，減小了整機(jī)體積。這些均是SiC材料的極大優(yōu)勢(shì)。SiC器件具有極低的導(dǎo)通損耗，而且在超高頻率時(shí)，可以維持很好的電氣性能。例如從基于Si器件的三電平方案改為基于SiC的兩電平方案，效率可以從96%提高到97.6%，功耗降低可達(dá)40%[1]。因此SiC器件在低功耗、小型化和高頻的應(yīng)用場(chǎng)景中具有極大的優(yōu)勢(shì)。

表1 Si、GaAs、4H-SiC和GaN基本性質(zhì)Table 1 Properties of Si, GaAs, 4H-SiC and GaN

Si和SiC作為半導(dǎo)體材料幾乎同時(shí)被提出，但由于SiC生長(zhǎng)技術(shù)的復(fù)雜和缺陷、多型現(xiàn)象的存在，其發(fā)展曾一度被擱淺。SiC的發(fā)展歷經(jīng)了多個(gè)重要階段，如表2所示。第一個(gè)階段是結(jié)構(gòu)基本性質(zhì)和生長(zhǎng)技術(shù)的探索階段，時(shí)間跨度從1924年發(fā)現(xiàn)SiC結(jié)構(gòu)至1955年Lely法的提出[2-3]。第二階段是物理基本性質(zhì)研究和英寸級(jí)別單晶生長(zhǎng)的技術(shù)積累階段。在此階段物理氣相傳輸(physical vapor transport， 縮寫(xiě)為PVT)生長(zhǎng)方法基本確定、摻雜半絕緣技術(shù)被提出，至1994年Cree推出了商用的2英寸(50.8 mm)SiC襯底材料[4-7]。從1994年以后，隨著國(guó)際上半導(dǎo)體照明及2英寸SiC單晶襯底的突破性進(jìn)展，掀起了全球SiC器件及相關(guān)技術(shù)的研究熱潮。特別是SiC襯底作為核心襯底材料，引起了各國(guó)政府的高度重視。早在2002年，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)就啟動(dòng)和實(shí)施了寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)計(jì)劃(WBGSTI)，成為加速提升SiC、GaN以及AlN等寬禁帶半導(dǎo)體特性的重要“催化劑”。

表2 SiC單晶技術(shù)研發(fā)歷史Table 2 Research history of SiC single crystal technology

現(xiàn)階段，SiC電力電子器件一般在N型SiC襯底上進(jìn)行同質(zhì)外延，制備器件包括肖特基二極管、MOSFET和IGBT等。Yole預(yù)測(cè)SiC功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模的年均復(fù)合增速預(yù)計(jì)將達(dá)到38%，產(chǎn)業(yè)界非?？春肧iC器件市場(chǎng)的發(fā)展[11]。

半絕緣SiC作為襯底是GaN異質(zhì)外延的優(yōu)選材料，在微波領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。相比藍(lán)寶石14%、Si 16.9%的晶格失配，SiC與GaN材料僅有3.4%的晶格失配，加上SiC超高的熱導(dǎo)率，使其制備的高能效LED和GaN高頻大功率微波器件在雷達(dá)、高功率微波設(shè)備和5G通信系統(tǒng)等方面均有極大的優(yōu)勢(shì)。半絕緣SiC襯底研發(fā)工作一直是SiC單晶襯底研發(fā)的重點(diǎn)。

2 研究、產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)

2.1 研究進(jìn)展與現(xiàn)狀

鑒于SiC材料的優(yōu)異性質(zhì)，自2000年前后國(guó)內(nèi)高校和科研單位開(kāi)始了SiC單晶的襯底研發(fā)，山東大學(xué)晶體材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是國(guó)內(nèi)首批研發(fā)單位之一。蔣民華院士根據(jù)半導(dǎo)體材料的發(fā)展規(guī)律和晶體材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的使命和初心，提出了發(fā)展SiC單晶的計(jì)劃。在科研經(jīng)費(fèi)緊張的情況下，積極籌劃建設(shè)經(jīng)費(fèi)，親自帶隊(duì)，組建了以長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授徐現(xiàn)剛為課題負(fù)責(zé)人的攻關(guān)團(tuán)隊(duì)。考慮到國(guó)內(nèi)幾乎為零的研發(fā)基礎(chǔ)，蔣民華院士在研發(fā)初始就制定以下重大決策并逐項(xiàng)落實(shí)：(1)從產(chǎn)業(yè)化著眼，高起點(diǎn)地進(jìn)行研發(fā)。為此他抓住“211工程”二期的大好機(jī)遇，重點(diǎn)投入，從國(guó)外同時(shí)購(gòu)進(jìn)兩臺(tái)先進(jìn)的設(shè)備，以加快研發(fā)速度。(2)生長(zhǎng)和加工并舉。SiC是硬度僅次于金剛石的晶體，極難加工，因此在生長(zhǎng)和優(yōu)化SiC晶體的同時(shí)，千方百計(jì)解決SiC切磨拋技術(shù)，攻克從單晶到襯底的難關(guān)，率先突破了SiC超硬材料的化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)，打通了走向應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。(3)直接和器件研發(fā)單位掛鉤，把材料置于器件研發(fā)的應(yīng)用鏈條中，使器件的性能需求變成優(yōu)化晶體材料質(zhì)量的動(dòng)力，從生長(zhǎng)到加工真正達(dá)到“開(kāi)盒即用”的指標(biāo)，從而極大地促進(jìn)SiC質(zhì)量的提高。(4)自主創(chuàng)新研制國(guó)產(chǎn)PVT單晶設(shè)備，為生長(zhǎng)裝置國(guó)產(chǎn)化和SiC單晶的后續(xù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化打下基礎(chǔ)。

經(jīng)過(guò)二十年的發(fā)展， SiC課題組出色地實(shí)施了蔣民華院士的決策和部署，不斷解決生長(zhǎng)和加工的關(guān)鍵問(wèn)題，攻克了2～6英寸SiC熱場(chǎng)調(diào)控、超精密加工、半絕緣電學(xué)特性、微管密度、單一晶型等多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)(具體參見(jiàn)附錄)。半絕緣SiC單晶核心技術(shù)的突破培養(yǎng)了一批SiC領(lǐng)域的領(lǐng)軍人才，為國(guó)產(chǎn)半絕緣技術(shù)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)，使我國(guó)成為目前世界上第三個(gè)掌握半絕緣SiC襯底材料制備技術(shù)的國(guó)家，山東大學(xué)的SiC研究歷史就是國(guó)內(nèi)半絕緣SiC單晶襯底發(fā)展的一個(gè)縮影。

圖1 2英寸、3英寸、4英寸和6英寸微管密度逐年降低Fig.1 Micropipe density for 2 inch， 3 inch， 4 inch and 6 inch versus time

圖2 (a)SiC晶體原生表面微管的AFM照片；(b)零微管SiC襯底全片同步輻射形貌結(jié)果Fig.2 (a) AFM image showing typical micropipes on the facet； (b) synchrotron topographic image for zero micropipe SiC substrate

近年來(lái)，研究學(xué)者將目標(biāo)轉(zhuǎn)向降低SiC位錯(cuò)密度的研究。現(xiàn)階段SiC襯底中位錯(cuò)密度的典型值為103～104/cm2。高密度的位錯(cuò)缺陷大幅降低了器件的性能。不同位錯(cuò)類型對(duì)器件性能產(chǎn)生不同的影響。螺位錯(cuò)(TSD)和刃位錯(cuò)(TED)會(huì)對(duì)器件產(chǎn)率產(chǎn)生影響，如降低載流子壽命；而基平面位錯(cuò)(BPD)對(duì)雙極性器件的影響較大，會(huì)增加導(dǎo)通電阻和漏電流[22-24]。位錯(cuò)的表征手段有很多，其中同步輻射白光形貌術(shù)、透射電子顯微鏡(TEM)是通用的觀察方法，但制樣相對(duì)困難[25-26]。KOH熔融腐蝕結(jié)合顯微鏡觀察是目前常用的方法，這種方法制樣簡(jiǎn)單、方便快捷，根據(jù)腐蝕坑的形貌、尺寸、截面等信息可分辨出不同的位錯(cuò)類型，且可實(shí)現(xiàn)全片的觀察[27-28]。而采用PL等光學(xué)方式可以全面分析缺陷、劃痕、顆粒等[29]。山東大學(xué)在半絕緣SiC襯底腐蝕坑表征和辨別[30]、刃位錯(cuò)線形成小角度晶界機(jī)制[31]、氫氣對(duì)缺陷密度影響[32]和選擇區(qū)域側(cè)向外延生長(zhǎng)降低缺陷[33]等方面開(kāi)展了大量工作。圖3是山東大學(xué)SiC襯底全片腐蝕照片，其TSD密度為390/cm2，BPD密度為221/cm2。

具有不同電學(xué)特性的SiC襯底研制一直是SiC單晶研究中的重要工作?，F(xiàn)階段SiC襯底主要有兩類。第一類是N型導(dǎo)電的SiC襯底，其電阻率小于30 mΩ·cm，主要用于同質(zhì)SiC薄膜外延制備電力電子器件。第二類是半絕緣 SiC襯底，電阻率大于105Ω·cm，用于異質(zhì)生長(zhǎng)GaN薄膜制備射頻器件。其中半絕緣SiC襯底材料一直是研發(fā)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。生長(zhǎng)半絕緣SiC材料的主要難度之一就是如何降低晶體中由石墨坩堝、保溫吸附和粉料中摻雜引入的N施主雜質(zhì)[34-36]。第二個(gè)主要難點(diǎn)就是在保證晶體質(zhì)量和電學(xué)性質(zhì)的同時(shí)，引入深能級(jí)中心補(bǔ)償殘存的具有電學(xué)活性的淺能級(jí)雜質(zhì)[37-39]。其中引入過(guò)渡金屬V作為深能級(jí)雜質(zhì)制備的SiC襯底材料被稱為摻雜半絕緣。2007年，山東大學(xué)寧麗娜等首次報(bào)道了半絕緣6H-SiC單晶的生長(zhǎng)工作[40]，采用V摻雜技術(shù)獲得電阻率高于1010Ω·cm的襯底材料。SIMS測(cè)試顯示其晶體中V的含量處于同一數(shù)量級(jí)(5.2×1016～1.1×1016cm-3)，顯示了較高縱向摻雜均勻性。2016年山東大學(xué)彭燕等報(bào)道了高質(zhì)量半絕緣6英寸4H-SiC生長(zhǎng)研究工作，利用數(shù)值模擬獲得高均勻、高質(zhì)量的半絕緣6英寸SiC襯底材料[41]。拉曼光譜Mapping 測(cè)量顯示6英寸SiC襯底全片無(wú)多型，均為4H-SiC 晶型。X射線搖擺曲線顯示半寬小于30 ″。采用摻雜過(guò)渡金屬V雜質(zhì)，獲得了電阻率超過(guò)5×109Ω·cm 的SiC襯底。

利用本征點(diǎn)缺陷作為深能級(jí)中心補(bǔ)償淺能級(jí)雜質(zhì)稱為高純半絕緣。由于高純半絕緣SiC襯底需要將背景淺能級(jí)雜質(zhì)控制在1016cm-3數(shù)量級(jí)，其制備難度相對(duì)更高。2010年以前只有Cree可提供PVT法制備的高純半絕緣襯底材料。山東大學(xué)在摻雜半絕緣研究的基礎(chǔ)上，首要解決的是高純粉料的合成工作，采用二次合成法在保證合成產(chǎn)率的基礎(chǔ)上，提高合成粉料的純度[42]。并于2014年首次在國(guó)內(nèi)報(bào)道高純半絕緣SiC襯底制備工作，并以此為基礎(chǔ)制備AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)HEMT器件，其室溫二維電子氣遷移率達(dá)到2 053 cm2/(V·s)[43]。圖4為山東大學(xué)6英寸高純半絕緣SiC襯底的電阻率分布圖。

圖3 SiC襯底全片腐蝕，其TSD密度為390/cm2，BPD密度為221/cm2Fig.3 Whole wafer etching of SiC substrate, TSD density is 390/cm2, BPD desnity is 221/cm2

圖4 6英寸高純半絕緣SiC襯底的電阻率分布圖Fig.4 Resistivity mapping of 6 inch high purity semi-insulating SiC substrate

P型的SiC是制備高功率電力電子器件的理想襯底，但電阻率很難降低，其P型摻雜技術(shù)仍在研究階段。由于P型摻雜的難點(diǎn)，如受主電離能高導(dǎo)致襯底電阻率高；缺少合適的氣體摻雜源，導(dǎo)致?lián)诫s不均勻；受主元素蒸汽壓高導(dǎo)致晶體中產(chǎn)生大量缺陷等使得生長(zhǎng)P型體塊SiC相對(duì)困難[44-46]。在高壓領(lǐng)域中，采用理論模擬表明：N溝道SiC IGBT在性能上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于P溝道SiC IGBT[47-48]。現(xiàn)階段N溝道IGBT制備因?yàn)榍啡盤(pán)型SiC襯底材料，制備過(guò)程相對(duì)繁瑣，增加了N溝道IGBT器件的制備難度。因此，高質(zhì)量低電阻率的P型SiC襯底對(duì)N溝道IGBT器件的研制具有重大的應(yīng)用價(jià)值。山東大學(xué)采用B-Al共摻獲得了高質(zhì)量4英寸低電阻率的P型樣品，其全片電阻率均低于0.258 Ω·cm，結(jié)果如圖5所示。X射線搖擺曲線結(jié)果顯示其半寬僅為43.6″。

圖5 (a)4英寸P型SiC晶體電阻率分布圖；(b)X射線搖擺曲線(004)晶面，F(xiàn)WHM為43.6″Fig.5 (a) Resistivity mapping of 4 inch P type SiC substrate; (b) X-ray rocking curves for (004), FWHM is 43.6″

隨著單晶直徑的擴(kuò)大，特別是6英寸(150.00 mm)和8英寸(200.00 mm)晶體的研發(fā)，較大的徑向溫度梯度會(huì)引入位錯(cuò)等缺陷，嚴(yán)重情況下甚至出現(xiàn)開(kāi)裂等問(wèn)題。山東大學(xué)的謝雪健等利用中子衍射方法定性分析了晶體中的應(yīng)力情況，中子衍射測(cè)量示意圖如圖6所示，生長(zhǎng)初期在小邊區(qū)域晶體存在較大壓應(yīng)變，而在小邊對(duì)面區(qū)域存在較小的張應(yīng)變，應(yīng)變大小在-2.230×10-3～4.633×10-4之間(見(jiàn)圖7(b))。生長(zhǎng)后期晶體(0004)晶面的應(yīng)變?cè)?2.685×10-3～3.317×10-4之間(見(jiàn)圖7(d))。生長(zhǎng)初期、后期晶體<0001>方向的應(yīng)力大小基本一致，大小在-1 445～178 MPa，應(yīng)力沿<11-20>方向。同時(shí)也說(shuō)明晶體中<0001>方向的應(yīng)力具有繼承性[49]。

圖6 中子衍射示意圖(a)沿 <11-20>方向(11-20)晶面衍射測(cè)量示意圖；(b)沿 <1-100>方向(1-100)晶面衍射測(cè)量示意圖[49]Fig.6 (a) and (b) represent the measurement schematics of the (11-20) and (1-100) diffraction, respectively[49]

圖7 (a)4H-SiC晶體生長(zhǎng)初期沿<11-20>方向(0004)晶面衍射角度變化;(b)生長(zhǎng)初期晶體<0001>方向應(yīng)變和應(yīng)力分布情況；(c)4H-SiC晶體生長(zhǎng)后期沿<11-20>方向(0004)晶面衍射角度變化;(d)生長(zhǎng)后期晶體<0001>方向應(yīng)變和應(yīng)力分布情況[30]Fig.7 The (0004) diffraction information obtained from the crystal grown at different stages. (a) and (b) represent the (0004) plane diffraction angles, and the strain and residual stress as a function of position of the crystal grown at the earlygrowth stage, respectively. (c) and (d) represent the (0004) plane diffraction angles, and strain and residual stress as a function of position of the crystal grown at the later growth stage, respectively[30]

2.2 挑戰(zhàn)與產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

器件的飛速發(fā)展和應(yīng)用的擴(kuò)展，給SiC單晶帶來(lái)諸多挑戰(zhàn)。一是成本問(wèn)題，SiC襯底的價(jià)格仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Si、藍(lán)寶石等襯底。降低成本需要更加成熟的生長(zhǎng)和加工技術(shù)，一方面提高襯底材料的成品率,另一方面是通過(guò)擴(kuò)徑研究增大面積，降低單個(gè)器件成本。2015年國(guó)際廠商Cree等推出了200 mm的SiC襯底樣品，并積極擴(kuò)大產(chǎn)能，與英飛凌、意法半導(dǎo)體、安森美等國(guó)際半導(dǎo)體廠商簽訂長(zhǎng)期的6英寸SiC襯底供貨協(xié)議，為光伏逆變器、電動(dòng)汽車(chē)等高增長(zhǎng)市場(chǎng)提供材料支撐。2019年，II-VI簽署了一項(xiàng)總金額超過(guò)1億美元的多年協(xié)議，為部署在5G無(wú)線基站的氮化鎵射頻功率放大器提供碳化硅襯底。

其次就是單晶質(zhì)量方面的問(wèn)題。SiC單晶襯底的位錯(cuò)密度仍高達(dá)103/cm2以上，其面型參數(shù)如Warp等也難以控制[22-24]。因此如何控制相關(guān)參數(shù)，減低缺陷密度、控制面型是6英寸和8英寸襯底質(zhì)量?jī)?yōu)化的主要工作。2017年II-VI公司在Silicon carbide and related material 會(huì)議上報(bào)道了200 mm襯底位錯(cuò)密度控制的相關(guān)工作，其位錯(cuò)總數(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了2.8×103/cm2。然而如何控制位錯(cuò)密度鮮有報(bào)道。

最后一個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)是包括新的生長(zhǎng)方法、溫場(chǎng)設(shè)計(jì)、摻雜和加工等技術(shù)探索?，F(xiàn)階段如高溫化學(xué)氣相沉積法(HTCVD)、液相生長(zhǎng)技術(shù)仍在研發(fā)階段，需要進(jìn)一步的關(guān)注[50-59]。HTCVD法的特點(diǎn)是不受粉料的限制，以高純氣體作為原料，適合半絕緣單晶的制備。隨著技術(shù)發(fā)展，其位錯(cuò)密度也逐步降低至103/cm2，生長(zhǎng)速率從最初的微米量級(jí)提高到毫米量級(jí)[51-52]。但是相比PVT，其成本仍然較高。

日本相關(guān)單位一直致力于液相法。液相法的優(yōu)點(diǎn)是近平衡生長(zhǎng)，可以獲得低缺陷密度襯底。難度是Si溶液中的C溶解度極低，很難形成化學(xué)計(jì)量比的溶體，這就導(dǎo)致單晶生長(zhǎng)速率極低。因此考慮加入金屬催化劑如Ge、Al、Cr、Ti、Fe等增加碳的溶解度，其中Fe基的Fe-Si合金速率可實(shí)現(xiàn)200 μm/h的生長(zhǎng)[53-55]。現(xiàn)階段液相生長(zhǎng)可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)徑生長(zhǎng)，直徑最大到4英寸[60-61]。同時(shí)，在籽晶缺陷密度很大的情況下，生長(zhǎng)的晶體缺陷密度也僅有籽晶的十分之一，有助于實(shí)現(xiàn)零螺位錯(cuò)、刃位錯(cuò)的襯底生長(zhǎng)[59]。

3 結(jié)語(yǔ)與展望

縱觀半導(dǎo)體70多年的發(fā)展歷史，技術(shù)的不斷進(jìn)步與更新是其特色。SiC材料也是這樣，一方面單晶尺寸不斷增大，另一方面材料生長(zhǎng)工藝持續(xù)改進(jìn)，質(zhì)量不斷提升。

現(xiàn)階段，國(guó)產(chǎn)SiC襯底技術(shù)和產(chǎn)業(yè)均有了長(zhǎng)足進(jìn)步。但從國(guó)際市場(chǎng)看，其占有率較低。SiC襯底生長(zhǎng)工藝和產(chǎn)品從直徑、缺陷密度、穩(wěn)定性等參數(shù)上與國(guó)際主流商用單位Cree等的同類產(chǎn)品還有一定差距。這是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。

基于SiC單晶生長(zhǎng)飽和蒸汽壓大、組分偏移、多晶共生等固有物性，如何滿足未來(lái)外延和器件應(yīng)用的不同需求，解決大尺寸、高質(zhì)量、高性能單晶氣相生長(zhǎng)等科學(xué)問(wèn)題，繼續(xù)開(kāi)展SiC單晶生長(zhǎng)與加工的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，逐步突破核心技術(shù)，顯得異常必要和迫切。

附錄
(山東大學(xué)SiC研究歷程)

2000年，正式啟動(dòng)SiC項(xiàng)目；

2003年，從國(guó)外同時(shí)購(gòu)進(jìn)的兩臺(tái)先進(jìn)設(shè)備單晶爐到位，單晶生長(zhǎng)和加工研發(fā)啟動(dòng)；

2003年，突破單晶生長(zhǎng)技術(shù)，成功研發(fā)2英寸6H-SiC單晶；

2006年，突破超精密加工技術(shù)，獲得2英寸開(kāi)盒即用SiC襯底；

2007年，攻克摻雜半絕緣技術(shù)，2英寸SiC襯底試用取得突破進(jìn)展；

2008年，掌握4H晶型穩(wěn)定技術(shù)，成功自主研發(fā)2英寸SiC單晶爐；

2010年，成功自主研發(fā)4英寸SiC單晶爐；

2011年，半絕緣SiC襯底制備技術(shù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化；

2013年，6英寸4H-SiC單晶研發(fā)成功，完成核高基專項(xiàng)半絕緣SiC襯底產(chǎn)品檢驗(yàn)；

2014年，攻克高純半絕緣制備核心工藝,榮獲山東省科學(xué)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)；

2015年，突破高純4英寸4H-SiC單晶制備,完成核高基專項(xiàng)高純半絕緣SiC襯底產(chǎn)品檢驗(yàn)；

2018年，8英寸SiC單晶爐研制成功；

2019年，6英寸SiC襯底制備技術(shù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。