В России выращен монокристалл карбида методом высокотемпературной сублимации
В Саранске завершились приемо-сдаточные испытания инженерных систем и технологического оборудования Лаборатории объемного синтеза монокристаллов карбида кремния в МГУ им. Н. П. Огарева, расположенной на территории АУ «Технопарк Мордовия». В рамках проведения испытаний впервые в России был выращен монокристалл карбида кремния 4Н политипа (4Н-SiC) диаметром 100 мм (4”) методом высокотемпературной сублимации с использованием индукционного нагрева, а также монокристалл кремния (Si) диаметром около 100 мм и длиной 180 мм (цилиндрическая часть).
Карбид кремния — перспективный материал для создания мощных полупроводниковых приборов. В сравнении с кремнием его отличают:
- высокое электрическое напряжение пробоя (в 10 раз больше, чем у кремния);
- высокая плотность электрического тока (в 5 раз больше, чем у кремния);
- высокая теплопроводность (в 3 раза больше, чем у кремния);
- высокие допустимые рабочие температуры (до 600 °C);
- устойчивость к воздействию радиации.
Из всех политипов в микроэлектронике наиболее привлекательным является именно 4h-SiC, имеющий ширину запрещенной зоны 3,23 эВ.
В настоящее время в России отсутствует серийное производство полупроводниковых приборов силовой электроники на основе карбида кремния. Хотя нужно отметить, что основу развития данного направления заложили еще советские ученые. В 1970-х годах в ЛЭТИ под руководством профессора Юрия Таирова была создана уникальная технология, которая позволила вырастить объемные цилиндрические були карбида кремния однородной структуры. Опытное производство по данной технологии в 1980-х годах наладили на Подольском химико-металлургическом заводе, но в 1987-м проект был свернут по решению сверху. В то же время в США по аналогичной технологии получил развитие стартап Cree.
В рамках реализации проекта Лаборатории объемного синтеза монокристаллов карбида кремния в МГУ им. Н. П. Огарева инжиниринговая компания «ЭлТех СПб» осуществила весь комплекс проектных и строительно-монтажных работ, поставку технологического и инженерного оборудования, проведение пусконаладочных работ и обучение персонала лаборатории. Также специалисты «ЭлТех СПб» проработали технологический маршрут объемного роста монокристалла карбида кремния, определили приоритетных технологических партнеров, в кооперации с одним из западных партнеров разработали графитовую ростовую ячейку и установили параметры процесса. Были проведены первые циклы роста, который подтвердил правильность выбранных решений.
На сегодняшний день Лаборатория оснащена двумя установками baSiC-T немецкой компании PVA TePla, позволяющими осуществлять объемный рост карбида кремния 4Н политипа методом высокотемпературной сублимации c использованием индукционного нагрева на затравках размером до 6”. Также лаборатория укомплектована установкой CGS-Lab фирмы PVA TePla для объемного роста монокристаллов кремния и германия методом Чохральского с применением резистивного нагревателя. На данной установке был выращен монокристалл кремния диаметром около 100 мм и длиной 180 мм.
Лаборатория объемного синтеза монокристаллов карбида кремния МГУ им. Н. П. Огарева является важным звеном в развитии кластера силовой электроники в Мордовии, включающего также Центр Нанотехнологий и Наноматериалов (ЦНН) и ОАО «Электровыпрямитель».
Освоение промышленного производства приборов силовой электроники на основе карбида кремния позволит обеспечить потребности оборонного комплекса и гражданского сектора России в мощных современных высоковольтных электронных устройствах и решить стратегическую задачу импортозамещения в данном сегменте.
27 августа, 2020
19 января, 2021
Здравствуйте, уважаемые Господа!
Представляю университет РТУ МИРЭА, в котором наша научная группа проводит исследования по обработке монокристалла карбида кремния (шлифование, полирование, разделение були на пластины). Интересует возможность приобретения за средства гранта буль монокристалла карбида кремния, удовлетворяющих требованиям для силовых полупроводниковых приборов (политип 4Н, ориентация 0001) диаметром 2, 4 и 6 дюймов по 1 шт, а также дополнительно к булям фрагментов монокристаллов для отработки режимов обработки. С уважением, ведущий инженер Инжинирингового центра Рогов Александр Юрьевич (+7 (964) 774-86-30).