关键词：宽带隙半导体；碳化硅；光电子学

1 Introduction

Ａｓ ｉｔ ｉｓ ｗｅｌｌ ｋｎｏｗｎ，ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ Ｓｉ ａｎｄ ＧａＡｓ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｒｅ ｉｎａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ａｔ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｂｏｖｅ ２５０ ℃，ａｎｄ ｔｈｅｙ ｃａｎｎｏｔ ｐｅｒｆｏｒｍ ｗｅｌｌ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｓｔｒｏｎｇ ｒａｄｉａｔｉｏｎ． Ｗｈｅｎ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ Ｓｉ ａｎｄ ＧａＡｓ，ＳｉＣ ｍａｔｅｒｉａｌ ｈａｓ ｍａｎｙ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｗｉｄｅ ｂａｎｄｇａｐ，ｈｉｇｈ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｆｉｅｌｄ，ｈｉｇｈ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｈｉｇｈ ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｄｒｉｆｔ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ，ｓｔａｂｌｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｓｕｒｖｉｖａｌ ａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｓｔｒｏｎｇ ｒａｄｉａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｍａｋｅ ｉｔ ａ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｃａｎｄｉｄａｔｅ ｉｎ ｔｈｅ ａｄｖｅｒｓｅ ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅ ｗｈｅｒｅ ｔｈｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｄｅｖｉｃｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｉｓａｂｌｅｄ． Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｉｔｓ ｗｉｄｅ ｂａｎｄｇａｐ（２３ ｅＶ～３３ ｅＶ），ｔｈｅ ｂｌｕｅ，ｇｒｅｅｎ ａｎｄ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ ｐｈｏｔｏ ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ． Ｗｈａｔ ｉｓ ｍｏｒｅ，ａ ｎａｔｕｒａｌｌｙ ｆｏｒｍｅｄ ｔｈｉｎ ｌａｙｅｒ ｏｆ ＳｉＯ２ ｏｎ ｉｔｓ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｏｕｓ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳｉＣ ＭＯＳ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｕｎｉｑｕｅ，ｗｈｅｎ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｏｔｈｅｒ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｓｕｃｈ ａｓ ＧａＮ ａｎｄ ＡｌＮ，ｅｔｃ．

Ｎｏｗａｄａｙｓ ｔｈｅ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ＳｉＣ ａｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｆｏｃｕｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ｏｆ ４ＨＳｉＣ，６ＨＳｉＣ，３ＣＳｉＣ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ＳｉＣ ｄｅｖｉｃｅｓ ｈａｖｅ ａｌｓｏ ｇａｉｎｅｄ ｍｕｃｈ ｃｏｎｃｅｒｎ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ，ｔｈｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ ｏｆ ＳｉＣ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｒｅ ａｐｐｒａｉｓｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｍｅｎｔｅｄ．

2The basicproperties of SiC

2.1The semiconductor properties of SiC

ＳｉＣ ｍａｔｅｒｉａｌ ｈａｓ ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ． Ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｎｏ ｄｏｐａｎｔ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ａｔ ａｎｙ ｒａｔｉｏｎａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． Ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｉｔ ｃａｎ ｅｎｄｕｒｅ ａｎｙ ａｃｉｄ ｅｔｃｈｉｎｇ． Ｏｔｈｅｒ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＳｉＣ ａｒｅ ｓｈｏｗｅｄ ｉｎ Ｔａｂｌｅ １．

2.2 Poly types of SiC

Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＳｉＣ ｉｓ ｔｅｔｒａｇｏｎａｌ（Ｆｉｇ．１）． Ｔｈｅ ｂｏｎｄｉｎｇ ｏｆ Ｓｉ ａｎｄ Ｃ ａｔｏｍ ｉｓ ｒａｔｈｅｒ ｓｔｒｏｎｇ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｂｏｎｄｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｌａｙｅｒｓ ｉｓ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙ ｗｅａｋ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ＳｉＣ ｈａｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ２００ ｐｏｌｙｔｙｐｅｓ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｐｈａｓｅｓ ｏｆ ＳｉＣ，ｔｈｅｙ ｃａｎ ｂｅ ｓｏｒｔｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ，ｔｈｅｙ ａｒｅ，ｃｕｂｉｃ，ｈｅｘａｇｏｎａｌ ａｎｄ ｒｈｏｍｂｏｈｅｄｒａｌ ｐｈａｓｅｓ． Ｔｈｅ ｔｈｉｃｋ ｓｔａｃｋｉｎｇ ｈａｓ ｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｌａｂｅｌｅｄ Ａ，Ｂ ａｎｄ Ｃ． Ｄｅｐｅｎｄｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓｔａｃｋｉｎｇ，ＳｉＣ ｃｒｙｓｔａｌｓ ｗｉｌｌ ｈａｖｅ ｃｕｂｉｃ ｚｉｎｃｂｌｅｎｄｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｒ ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｗｕｒｔｚｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ． Ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ，ｉｆ ｔｈｅ ｓｔａｃｋｉｎｇ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｉｓ ＡＢＣＡＢＣ．．．，ｗｅ ｗｉｌｌ ｏｂｔａｉｎ ｃｕｂｉｃ ｚｉｎｃｂｌｅｎｄｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｌａｂｅｌｅｄ ａｓ ３ＣＳｉＣ（ｏｒ βＳｉＣ），ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｉｓ ＡＢＡＢ．．．，ｗｅ ｗｉｌｌ ｇｅｔ ｗｕｒｔｚｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｌａｂｅｌｅｄ ２ＨＳｉＣ． Ｏｔｈｅｒ ｐｏｌｙｔｙｐｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ４ＨＳｉＣ ａｎｄ ６ＨＳｉＣ ａｒｅ ｔｈｅ ｍｉｘｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｓｔａｃｋｉｎｇ（Ｆｉｇ．２）． Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｏｌｙｔｙｐｅｓ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｂｕｔ ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｉｎ ｒｅｓｐｅｃｔ ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ． Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ ｏｆ ＳｉＣ ｐｏｌｙｔｙｐｅｓ ｗｉｔｈ ｅｎｔｉｒｅｌｙ ｍａｔｃｈｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｌａｔｔｉｃｅ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｍａｄｅ ｉｎｔｏ ＳｉＣ ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＳｉＣ．

3 The prearation of SiC

3.1 The growth of bulk crystal

Ａ ｍａｊｏｒｉｔｙ ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｃｒｙｓｔａｌｓ ｃａｎ ｂｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅｉｒ ｍｅｌｔｅｄ ｓｔａｔｅ ｏｒ ｉｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ． Ｂｕｔ ＳｉＣ ｃａｎｎｏｔ ｂｅ ｍｅｌｔｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ａｎｄ ｉｔ ｃａｎｎｏｔ ｂｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｉｎ ａｎｙ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｕｎｔｉｌ ｎｏｗ． Ｔｈｅ Ａｃｈｅｓｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｔｈｅ ｅａｒｌｉｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｆｏｒｍ ＳｉＣ ｃｒｙｓｔａｌ． Ｉｎ ｔｈｅ ｙｅａｒ ｏｆ １９５５，Ｌｅｌｙ ｕｓｅｄ ｔｈｅ ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ（ｗｉｔｈｏｕｔ ｓｅｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ）ｔｏ ｆｏｒｍ ３ＣＳｉＣ ｗｉｔｈ ｐｉｎ ｓｈａｐｅ． Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｌａｔｅ ７０ ｓ ｔｏ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ ８０ ｓ ｏｆ ｌａｓｔ ｃｅｎｔｕｒｙ，Ｔａｉｒｏｖ ａｎｄ Ｔｓｖｅｔｋｏｖ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ Ｌｅｌｙ Ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｔｈｅ ｓｅｅｄｅｄ ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ＳｉＣ．

3.1.1SiC prepared by Acheson Method

Ｆｏｒ ａ ｌｏｎｇ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＳｉＣ ｂｕｌｋ ｃｒｙｓｔａｌ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｔｈｅ ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋ ｏｆ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＳｉＣ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ． Ｉｎ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ ｙｅａｒｓ，ｐｅｏｐｌｅ ｕｓｅｄ ｔｈｅ Ａｃｈｅｓｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｆｏｒｍ ＳｉＣ（Ｆｉｇ．３）． Ｓｉｌｉｃａ ａｎｄ ｃａｒｂｏｎ ｗｅｒｅ ｍｉｘｅｄ ａｎｄ ｒｅａｃｔｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｂｏｖｅ ２５００ ℃，ｓｏ ｓｏｍｅｏｎｅ ｓａｉｄ ｔｈａｔ，“Ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ ｉｓ ｂｏｒｎ ｉｎ ｆｉｒｅ”． Ｔｈｅ ｃａｒｂｏｒｕｎｄｕｍ（ＳｉＣ）ｆｏｒｍｅｄ ｂｙ Ａｃｈｅｓｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｕｓｅｄ ａｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ａｂｒａｓｉｏｎ ａｎｄ ｃｕｔｔｉｎｇ，ｂｕｔ ｉｔ ｃａｎ ａｌｓｏ ｂｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ ｒａｔｈｅｒ ｌｏｗ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ． Ｄｕｅ ｔｏ ｓｕｃｈ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｓ ｈｉｇｈ ｇｒｏｗｔｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｏｏｒ ｃｒｙｓｔａｌ ｑｕａｌｉｔｙ，ｉｔ ｉｓ ｂｅｉｎｇ ｒｅｐｌａｃｅｄ ｂｙ ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ Ｌｅｌｙ Ｍｅｔｈｏｄ，ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｌｅｌｙ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ＣＶＤ ｅｐｉｔａｘｙ ｍｅｔｈｏｄ．

3.1.2 SiC prepared by the Lely Method and the modified Lely Method

Ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌ ＳｉＣ ｆｏｒｍｅｄ ｂｙ Ｌｅｌｙ Ｍｅｔｈｏｄ（Ｆｉｇ．４）ｈａｓ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｑｕａｌｉｔｙ，ｂｕｔ ｉｔｓ ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ ｉｓ ｒａｔｈｅｒ ｌｏｗ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｙｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｃａｎｎｏｔ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ． Ｎｏｗａｄａｙｓ ＳｉＣ ｆｏｒｍｅｄ ｂｙ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｕａｌｌｙ ｕｓｅｄ ａｓ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｃｒｙｓｔａｌ． Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ８０ ｓ ｏｆ ｌａｓｔ ｃｅｎｔｕｒｙ，ｔｈｅ Ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ（ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｌｅｌｙ Ｍｅｔｈｏｄ（Ｆｉｇ．５）），ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａｌｓｏ ｃａｌｌｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｍｅｔｈｏｄ（ＰＶＴ），ｈａｓ ｂｅｅｎ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｇｒｏｗ ＳｉＣ ｃｒｙｓｔａｌ，ａｎｄ ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｔｈｅ ｐｒｅｄｏｍｉｎａｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ＳｉＣ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｂｕｔ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｓｔｉｌｌ ｈｉｇｈ（ａｂｏｖｅ ２１００ ℃），ｌａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｍｉｃｒｏｐｉｐｅｓ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓ ｅｘｉｓｔ ｉｎ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌ． ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｔｙｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｉｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ． Ｕｎｔｉｌ ｔｈｅ ９０ ｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｓｔ ｃｅｎｔｕｒｙ，ｔｈｅ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ４ＨＳｉＣ ａｎｄ ６ＨＳｉＣ ｗａｆｅｒｓ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｍｉｃｒｏｐｉｐｅ ｄｅｆｅｃｔｓ（１０～１００ ｍｉｃｒｏｐｉｐｅｓ／ｃｍ２）ｈａｄ ｂｅｅｎ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｔｈｅ ｄｏｐｉｎｇ ｏｆ ＳｉＣ ｉｓ ｏｆｔｅｎ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｉｔｓ ｇｒｏｗｔｈ，ａｎｄ ｔｈｅ ｎｔｙｐｅ ＳｉＣ ｉｓ ｄｏｐｅｄ ｂｙ ｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｐｔｙｐｅ ｉｓ ｄｏｐｅｄ ｂｙ ａｌｕｍｉｎｕｍ． Ｔｈｅ ｄｏｐｉｎｇ ａｆｔｅｒ ｇｒｏｗｔｈ ｉｓ ｏｆｔｅｎ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｉｏｎ ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎｎｏｔ ｇｅｔ ｈｉｇｈ ｄｏｐｉｎｇ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ． Ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｇａｓ ａｍｂｉｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅ ｕｎｉｎｔｅｎｔｉｏｎａｌｌｙ ｄｏｐｅｄ ＳｉＣ ｉｓ ｏｆ ｎ ｔｙｐｅ． Ｎｏｗａｄａｙｓ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｆｏｕｒ ｃｏｍｐａｎｉｅｓ ｗｈｏ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｉｚｅｄ ＳｉＣ ｗａｆｅｒｓ，ｔｈａｔ ｉｓ，ＣＲＥＥ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｃ．（ＵＳＡ），Ｎｉｐｐｏｎ Ｓｔｅｅｌ（Ｊａｐａｎ），ＡＴ ＭＩ Ｃｏｒｐ．（ＵＳＡ），ＳｉＣｒｙｓｔａｌ ＡＧ（Ｇｅｒｍａｎｙ），ａｎｄ ｔｈｅ ＳｉＣ ｗａｆｅｒｓ ａｒｅ ｍｏｓｔｌｙ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．

3.2 The growth of SiC thin film

Ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ，ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｔｗｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｐｉｔａｘｙ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｆｏｒｍ ＳｉＣ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ，ｔｈｅｙ ａｒｅ，ｈｏｍｏｅｐｉｔａｘｙ ａｎｄ ｈｅｔｅｒｏｅｐｉｔａｘｙ． Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｍｉｓｍａｔｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｔｔｉｃｅｓ（ａｂｏｕｔ ２０％）ａｎｄ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ（ａｂｏｕｔ ８％），ｌａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓｅｓ ｗｉｌｌ ｂｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｂｅｆｏｒｅ ｅｐｉｔａｘｙ，ｔｈｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｓｕｂａｓｒａｔｅ ｉｓ ｕｓｕａｌｌｙ ｃａｒｂｏｎｉｚｅｄ ａｔ ｆｉｒｓｔ ｔｏ ｆｏｒｍ ａ ｔｈｉｎ ｂｕｆｆｅｒ ｌａｙｅｒ． Ｔｈｅｎ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｐｉｌａｙｅｒ ｏｆ ＳｉＣ ｗｉｌｌ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｏｎ ｉｔ． Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＳｉＣ ｗａｆｅｒｓ ｗｉｔｈ ｒａｔｈｅｒ ｂｉｇ ｓｉｚｅ，ｔｈｅ ｈｏｍｏｅｐｉｔａｘｙ ｏｆ ＳｉＣ ｈａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｒａｐｉｄｌｙ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｏｆ ｓｔｅｐｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｅｐｉｔａｘｙ ａｎｄ ｓｉｔｅｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ ｅｐｉｔａｘｙ． Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｆｏｒｍ ＳｉＣ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｉｎｃｌｕｄｅ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ，ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ，ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ ｅｐｉｔａｘｙ，ｌｉｑｕｉｄ ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｙ（ＬＰＥ），ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ），ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ（ＭＢＥ），ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＥＣＲＣＶＤ）ａｎｄ ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＭＯＣＶＤ）． Ｔｈｅ ｃｏｏｌ ｗａｌｌ ＣＶＤ ｍｅｔｈｏｄ（Ｆｉｇ．６）ｉｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ ｏｎｅ． Ｔｈｅ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ（ｏｆｔｅｎ ＳｉＨ４，Ｃ３Ｈ８ ａｎｄ ＣＨ４）ａｒｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｔｏ ｔｈｅ ｈｏｔ ｚｏｎｅ ｗｈｅｒｅ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔａｋｅｓ ｐｌａｃｅ． Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ，Ｃ３Ｈ８ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｆｉｒｓｔｌｙ ｔｏ ｆｏｒｍ ｔｈｅ ｂｕｆｆｅｒ ｌａｙｅｒ，ｔｈｅｎ ＳｉＨ４ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｌｓｏ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｋｅｐｔ ａｔ ａｂｏｕｔ １３００ ℃，ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙ ｔｈｅ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｏｆ ＳｉＣ ｉｓ ｆｏｒｍｅｄ． Ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ ｉｓ ｒａｔｈｅｒ ｌｏｗ，ｕｓｕａｌｌｙ ｓｅｖｅｒａｌ μｍ／ｈ． Ａｆｔｅｒｗａｒｄｓ ｔｈｅ Ｈｏｔ Ｗａｌｌ ＣＶＤ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｏ ０５ ｍｍ／ｈ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｂｅｃａｍｅ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ．

4 The investigation of SiC devices

Ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ＳｉＣ ｃｒｙｓｔａｌ ａｎｄ ｉｔｓ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ，ＳｉＣ ｄｅｖｉｃｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ． Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ４ＨＳｉＣ ａｎｄ ６ＨＳｉＣ ｄｅｖｉｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｒｅ ｓｈｏｗｎ ｉｎ Ｔａｂｌｅ ２．

5 Conclusion and prospects

Ｉｎ ｔｈｅ ｌａｔｅｓｔ ｄｅｃａｄｅｓ，ｍｕｃｈ ｓｔｒｉｖｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ＳｉＣ，ａｎｄ ｇｒｅａｔ ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｇａｉｎｅｄ． Ｔｈｅ ｓｉｚｅ ｏｆ ＳｉＣ ｗａｆｅｒｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｙｅａｒ ｂｙ ｙｅａｒ，ｔｈｅ Φ７５ ｃｍ ｗａｆｅｒｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｐｕｔ ｉｎｔｏ ｍａｒｋｅｔ，ａｎｄ ｔｈｅ Φ１０ ｃｍ ｗａｆｅｒｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｆｏｒｍｅｄ ｉｎ ｌａｂｓ． Ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ＳｉＣ ｗａｆｅｒｓ ｉｓ ａｌｓｏ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｙｅａｒ ｂｙ ｙｅａｒ，ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｐｉｐｅ ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ Φ５ ｃｍ ｗａｆｅｒｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｏ ＜１０／ｃｍ２，ｗｈｉｌｅ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ｔｈｅ Φ２５ ｃｍ ｗａｆｅｒ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ．

Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｓｔｉｌｌ ｍａｎｙ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｎｅｅｄｉｎｇ ｔｏ ｂｅ ｓｏｌｖｅｄ ｔｏ ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＳｉＣ，ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅ：（１）ｔｈｅ ｅｐｉｔａｘｙ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ＳｉＣ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｉｓ ｎｏｔ ｓｏ ｃｌｅａｒ；（２）３ＣＳｉＣ ｃａｎ ｏｎｌｙ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｈｅｔｅｒｏｅｐｉｔａｘｙ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｄｅｆｅｃｔｓ ｔｈａｔ ｃａｎｎｏｔ ｂｅ ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ；（３）ｓｏｍｅ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｅｔｃｈｉｎｇ，ｏｘｉｄｉｚａｔｉｏｎ，ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ａｎｄ ｐａｃｋａｇｅ，ａｒｅ ｎｏｔ ｓｏ ｍａｔｕｒｅ；（４）ｄｕｏ ｔｏ ｉｔｓ ｉｎｓｔｉｎｃｔ ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｂａｎｄｇａｐ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＳｉＣ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｓｅｖｅｒｅｌｙ ｈａｎｄｉｃａｐｐｅｄ．