人工晶体学报

作者：蔡子东, 江奕天, 叶正, 伍子豪, 房育涛, 夏云, 陈刚, 胡浩林, 万玉喜

单位：深圳平湖实验室，深圳 518111

关键词：碳化硅,同质外延,厚膜,特高压功率器件,表面缺陷,少子寿命,

基金：深圳市科技计划(KJZD20240903102738050);深圳市科技计划(JCYJ20241202130514019)

本文针对特高压、大电流SiC功率器件应用背景下高质量4H-SiC厚膜同质外延生长中的关键技术挑战，系统研究了外延层掺杂浓度与厚度的均匀性控制、表面缺陷密度抑制及少数载流子寿命提升等问题。通过优化反应室结构设计与精确调控外延工艺，显著提高了外延层厚度与掺杂浓度的均匀性；研究进一步表明，严格控制p型外延层三角形缺陷数量与外延过程中的掉落物是降低厚膜表面缺陷密度、提升外延片可用面积的有效途径，同时也对提升少子寿命具有重要作用。最终，本研究成功制备了厚度达到200 μm、掺杂浓度控制在1.9×1014 cm-3的高质量8英寸（1英寸=2.54 cm）4H-SiC同质外延厚膜，其厚度不均匀性为0.95%，掺杂浓度不均匀性为3.92%。在10 mm×10 mm芯片尺度下，IGBT结构外延片的可用面积达到46.5%，二极管/MOSFET结构外延片的可用面积高达96.9%，且少子寿命均超过5 μs。AFM测试显示外延层表面粗糙度较低，形貌优良。本研究展示了实现高均匀性、低缺陷密度、高少子寿命的SiC同质外延厚膜的有效技术方案，对推进SiC特高压器件（如IGBT）的制备及其在新型储能、智能电网等领域的产业化应用具有一定的科学意义与工程价值。

来源：2026年第2期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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