近日，浙江大學(xué)杭州國(guó)際科創(chuàng)中心（簡(jiǎn)稱科創(chuàng)中心）先進(jìn)半導(dǎo)體研究院皮孝東教授與王蓉研究員團(tuán)隊(duì)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(guó)際上實(shí)現(xiàn)該厚度級(jí)別薄膜的穩(wěn)定制備，為3萬伏級(jí)超高壓功率器件研發(fā)筑牢材料根基。

作為第三代半導(dǎo)體核心材料，碳化硅具備高擊穿電場(chǎng)、高熱導(dǎo)率等優(yōu)勢(shì)，已廣泛應(yīng)用于新能源汽車、光伏等領(lǐng)域。當(dāng)前主流碳化硅器件耐壓多在3300伏以內(nèi)，對(duì)應(yīng)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(chǎng)景電壓等級(jí)達(dá)1—3.5萬伏，亟需外延薄膜厚度提升至300微米級(jí)別，厚度增至10倍以上，生長(zhǎng)難度卻呈幾何級(jí)攀升。

面對(duì)厚膜外延過程中應(yīng)力累積、缺陷失控等技術(shù)瓶頸，團(tuán)隊(duì)從設(shè)備優(yōu)化、工藝迭代、缺陷調(diào)控三方面系統(tǒng)攻關(guān)，開發(fā)出整套超厚外延生長(zhǎng)與缺陷控制技術(shù)。此次制備的外延片厚度達(dá)312微米，表面致命缺陷密度低至0.75個(gè)/cm2；同時(shí)創(chuàng)新紫外光協(xié)同高溫后處理技術(shù)，可100%消除 “肖克利型層錯(cuò)” 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(jí)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(jìn)等場(chǎng)景，助力電力系統(tǒng)降本增效、縮小設(shè)備體積，推動(dòng)我國(guó)在超寬禁帶半導(dǎo)體高端領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)換道超車。

據(jù)悉，該成果已通過多輪穩(wěn)定性驗(yàn)證，相關(guān)技術(shù)方案具備產(chǎn)業(yè)化潛力。未來團(tuán)隊(duì)將推進(jìn)技術(shù)中試與迭代，加速超厚碳化硅外延材料的規(guī)模化應(yīng)用，賦能新能源與高壓電力產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

（集邦化合物半導(dǎo)體整理）

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