Denso：碳化硅晶体生长速率提升约15倍

日本电装（Denso）近期采用高温气相法（HTCVD）制备碳化硅衬底材料取得了突破性进展。

据Denso介绍，其开发出的高温气相法（HTCVD）相对比常规的PVT法有以下三个大优点：

一、生长速率更快。据悉，采用PVT法SiC晶锭生长速度缓慢，大约为0.3--0.5mm/小时。而使用其开发的HTCVD法生长速度可达2-10mm/小时。

二、晶体纯度更高。HTCVD法使用的是超纯原料气体，因此可以生长出超纯半绝缘（HPSI）SiC晶锭，纯度可高出2个数量级。

三、单颗晶体产量更高。PVT法生长SiC晶锭厚度受到热场、装料量等多方面限制。而根据Denso合资公司Mirise的宣传资料，基于HTCVD的SiC晶锭更厚，预计衬底片的产量是PVT的4倍左右。

据了解，HTCVD生长SiC晶锭面临的第一个问题是气体堵塞。

由于SiH₄和C₃H₈要在高温下分解，并通过各种反应过程最终在SiC籽晶上进行晶体生长，因此，一旦气源分解进行太快，入口管就会被堵塞。而一旦分解太慢，出口侧会因未反应的水而堵塞。因此，HTCVD需要极其复杂的气体流量和温度控制。

Denso是通过AI（人工智能）模拟来控制这个复杂的SiC晶锭生长工艺。设计出合适的热场。

他们采用HTCVD生长的SiC晶锭，一直在尝试降低BPD缺陷密度。

根据2022年其论文，使用PVT制备的4英寸偏角4°的4H-SiC C面作为籽晶，通过HTCVD法进行晶锭生长，晶锭表面温度约为2500℃，在生长速率约为1.5mm/h时，SiC晶锭的BPD密度相比籽晶没有增加，SiC衬底片的中心平均BPD密度如图所示。