晶体生长学界著名期刊《Journal of Crystal Growth》近期刊登了天岳先进在液相法高品质p型衬底制备方面取得的进展。继全球首发8英寸液相法晶体、12英寸p型衬底以来，天岳先进在液相法技术方面持续引领行业发展。本次公布的研发成果在晶体质量、电学均一性、长载流子寿命以及创新性热场设计方面均取得突破进展，继续强化技术领先优势。高质量p型碳化硅衬底的技术突破，为万伏级功率芯片量产奠定了基础。
攻克行业痛点，实现高品质p型SiC晶体
作为一种更接近热力学平衡的工艺，溶液生长法在可控p型掺杂方面具有明显优势，可以生长缺陷更少的晶体，尤其适合进行重铝掺杂，是制备高性能p型衬底的理想技术路径。然而，如何兼顾扩径、低缺陷和掺杂均一性等众多要素一直是业内公认的国际难题。天岳先进液相法研发团队通过创新性的热场设计，采用数值模拟与实验相结合，系统揭示了溶液生长中晶体尺寸增大导致质量下降的理论原因，并采用强化受迫对流和半球形辐射屏蔽装置等方法改善生长界面温度均一性，实现对低温区的有效热补偿。
团队创新性的热场热设计解决对流和温控难题
卓越性能，定义p型SiC衬底新标杆
基于优化后的工艺，天岳先进成功制备p型4H-SiC单晶，并加工成厚度350μm的衬底。
结晶质量：拉曼检测显示衬底100%为4H晶型。XRD摇摆曲线半高宽（FWHM）平均值低至15.6弧秒，最低值达14.1弧秒。
高度均匀的电学性能：铝掺杂浓度高达1.3×10²⁰ atoms/cm³，衬底电阻率不均匀性（最大值与最小值之差除以平均值）仅为4%，同棒中轴向电阻率差异仅2%，展示出极高的生长稳定性和轴向掺杂均匀性。
超长载流子寿命：在掺杂浓度高出两个数量级的情况下，载流子寿命平均值达到354 ns，优于同类p型外延层，表明晶体中点缺陷密度极低。
低缺陷密度： TSD 密度低至 12 cm⁻²（XRT检测结果），比传统n型衬底低一个数量级。研究还观察到了TSD被宏观台阶转化为Frank型层错的现象，这展示了溶液生长法能降低缺陷密度晶体的内在机制。
助力开启万伏级功率电子新时代
随着碳化硅衬底材料卓越的物理性能在以电动汽车为代表的新能源领域不断深化应用，衬底材料在业界发展中的重要性愈加明显，在今后声光电热多领域多维度应用的发展背景下，衬底材料是技术落地和产业化的核心基础。在器件制备的各单一环节中，衬底材料的时间、工艺成本占比高，其质量直接决定了器件的良率和性能，因此，本次技术突破为生产高质量p型SiC衬底提供了一条切实可行的技术路径，其意义远不止于材料本身。高质量、大尺寸的p型SiC衬底是构建超高压（如20kV）IGBT的基础，更长的载流子寿命和电学均一性能确保IGBT实现更好的电导调制效应，从而实现比单极器件更低的导通压降，提升电力转换系统的效率。这不仅是一个技术成果，更是一个面向新行业产业化的解决方案。为碳化硅衬底材料在人工智能能源架构、智能电网、轨道交通以及工业驱动等高压领域的更广泛应用扫清了关键技术障碍。
