住友金屬首次開發(fā)出SiC單晶熔液生長法

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

　　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。如果將混合動力車和電動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。要達到實用階段，需實現(xiàn)大口徑、結晶缺陷較少的單晶晶圓。

　　原來的SiC單晶生長技術使用的是使SiC的原料粉末升華、并在晶種上使其再次結晶的“升華再結晶法”。此前使用該方法對直徑最大為4英寸的SiC晶圓進行了開發(fā)，不過由于結晶缺陷較多，還未能用于功率元件。

　　該公司基于通過煉鐵技術積累的高溫控制技術，從2000年起便開始研究熔液生長法。在NEDO（新能源產(chǎn)業(yè)技術綜合開發(fā)機構）的協(xié)助下，SiC單晶直徑04年成功生長到2英寸、06年生長到4英寸。熔液生長法由于結晶從熔液中生長，與由氣體直接變成固體（結晶）的升華再結晶法相比，減少了結晶缺陷。

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

　　由于實際過程中，要將結晶切成薄片、制成晶圓，因此結晶需要有一定的厚度。目前，通過改進生長方法，已成功生長出直徑2英寸厚5mm的單晶。08年度內計劃生長出cm級厚度的結晶。另外，外延膜的成膜技術也使用了熔液生長法。結晶內雜質濃度已成功降低到了原來的1/10以下，計劃還將進一步提高純度。（記者：浜田 基彥） ■