浙大杭州科创中心先进半导体研究院-杭州乾晶半导体联合实验室近期经过技术攻关，在大尺寸碳化硅（SiC）单晶生长及其衬底制备方面取得突破，采用多段式电阻加热的物理气相传输（PVT）法生长了厚度达27毫米的8英寸n型碳化硅单晶锭，并加工获得了8英寸碳化硅衬底片，成功跻身于8英寸碳化硅俱乐部。

图1（a）8英寸碳化硅晶锭 （b）8英寸碳化硅抛光衬底片 （c）晶型测试（d）电阻率分布图（e）抛光衬底片的面型参数

联合实验室制备大尺寸碳化硅单晶所采用的方法是PVT法，该方法的核心是设计和使用适宜的热场。研发团队针对PVT法，提出了多段式电阻加热的策略，通过数值模拟研究对8英寸碳化硅单晶生长的热场进行了设计，分析了热场参数与工艺参数对8英寸晶体生长的影响。研发团队也利用反向传播神经网络厘清了径向温差和边缘温度梯度等热场参数与晶体生长工艺参数的关系，并利用非支配排序遗传算法确定了晶体生长的最优条件。研发团队基于上述研究结果，设计和优化了8英寸碳化硅单晶生长的热场与工艺，借助多段式电阻加热的调控优势，实现了8英寸碳化硅单晶的生长。

图2 多段式电阻加热的数值模拟研究（B. Xu, et al., Journal of Crystal Growth, 2023, 614, 127238.）

联合实验室8英寸碳化硅的研制，得到了浙江省2023年“尖兵”研发攻关计划项目的资助，该项目由杭州乾晶半导体、浙大杭州科创中心先进半导体研究院和浙大硅及先进半导体材料全国重点实验室合作开展。杭州乾晶半导体专注于半导体碳化硅材料，是一家集碳化硅单晶生长、衬底加工和设备开发为一体的高新技术企业，其发展愿景是成为国际知名的半导体材料品牌和标杆企业。浙大杭州科创中心先进半导体研究院建有宽禁带半导体材料与器件平台，紧紧围绕国家重大战略需求和浙江省战略性新兴产业发展布局开展研究工作。硅及先进半导体材料全国重点实验室在半导体硅材料的基础研究、技术开发和成果转化方面取得了一系列的成果，目前正在积极推进以宽禁带半导体材料为代表的先进半导体材料研究，力争掌握相关核心技术，支撑我国半导体产业的发展。