近日，浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心（簡稱科創(chuàng)中心）先進半導體研究院皮孝東教授與王蓉研究員團隊官宣重大突破，成功制備出厚度超300微米的碳化硅（SiC）超厚外延薄膜，首次在國際上實現(xiàn)該厚度級別薄膜的穩(wěn)定制備，為3萬伏級超高壓功率器件研發(fā)筑牢材料根基。

作為第三代半導體核心材料，碳化硅具備高擊穿電場、高熱導率等優(yōu)勢，已廣泛應用于新能源汽車、光伏等領域。當前主流碳化硅器件耐壓多在3300伏以內，對應外延薄膜厚度僅需約30微米。而智能電網(wǎng)、高鐵牽引、大型全電船舶等場景電壓等級達1—3.5萬伏，亟需外延薄膜厚度提升至300微米級別，厚度增至10倍以上，生長難度卻呈幾何級攀升。

面對厚膜外延過程中應力累積、缺陷失控等技術瓶頸，團隊從設備優(yōu)化、工藝迭代、缺陷調控三方面系統(tǒng)攻關，開發(fā)出整套超厚外延生長與缺陷控制技術。此次制備的外延片厚度達312微米，表面致命缺陷密度低至0.75個/cm2；同時創(chuàng)新紫外光協(xié)同高溫后處理技術，可100%消除 “肖克利型層錯” 致命缺陷，解決了超厚薄膜可靠性核心難題。

王蓉研究員表示，超厚外延薄膜如同高壓器件的 “耐壓脊梁”，此次突破將直接支撐3萬伏級碳化硅器件研發(fā)。該類器件可適配智能電網(wǎng)高壓輸電、高鐵高效供電、大型船舶電力推進等場景，助力電力系統(tǒng)降本增效、縮小設備體積，推動我國在超寬禁帶半導體高端領域實現(xiàn)換道超車。

據(jù)悉，該成果已通過多輪穩(wěn)定性驗證，相關技術方案具備產業(yè)化潛力。未來團隊將推進技術中試與迭代，加速超厚碳化硅外延材料的規(guī)?；瘧茫x能新能源與高壓電力產業(yè)升級。

（集邦化合物半導體整理）

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