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              器件的飛速發展和應用的擴展,給 SiC 單晶帶來諸多挑戰。一是成本問題,SiC 襯底的價格仍遠遠高于 Si、藍寶石等襯底。降低成本需要更加成熟的生長和加工技術,一方面提高襯底材料的成品率,另一方面是通過擴徑研究增大面積,降低單個器件成本。2015 年國際廠商 Cree 等推出了 200 mm 的 SiC 襯底樣品,并積極擴大產能,與英飛凌、意法半導體、安森美等國際半導體廠商簽訂長期的 6 英寸 SiC 襯底供貨協議,為光伏逆變器、電動汽車等高增長市場提供材料支撐。2019 年,II-VI 簽署了一項總金額超過 1 億美元的多年協議,為部署在 5G 無線基站的氮化鎵射頻功率放大器提供碳化硅襯底。

              其次就是單晶質量方面的問題。SiC 單晶襯底的位錯密度仍高達 10^3 / cm2 以上,其面型參數如 Warp 等也難以控制。因此如何控制相關參數,減低缺陷密度、控制面型是 6 英寸和 8 英寸襯底質量優化的主要工作。2017 年 II-VI 公司在 Silicon carbide and related material 會議上報道了 200 mm 襯底位錯密度控制的相關工作,其位錯總數已經實現了 2. 8 × 10^3 / cm2 。然而如何控制位錯密度鮮有報道。最后一個技術挑戰是包括新的生長方法、溫場設計、摻雜和加工等技術探索?,F階段如高溫化學氣相沉積法(HTCVD) 、液相生長技術仍在研發階段,需要進一步的關注。HTCVD 法的特點是不受粉料的限制,以高純氣體作為原料,適合半絕緣單晶的制備。隨著技術發展,其位錯密度也逐步降低至 10^3 / cm2 ,生長速率從最初的微米量級提高到毫米量級。但是相比 PVT,其成本仍然較高。日本相關單位一直致力于液相法。液相法的優點是近平衡生長,可以獲得低缺陷密度襯底。難度是 Si 溶液中的 C 溶解度極低,很難形成化學計量比的溶體,這就導致單晶生長速率極低。因此考慮加入金屬催化劑如 Ge、Al、Cr、Ti、Fe 等增加碳的溶解度,其中 Fe 基的 Fe-Si 合金速率可實現 200 μm / h 的生長?,F階段液相生長可以實現擴徑生長,直徑最大到 4 英寸。同時,在籽晶缺陷密度很大的情況下,生長的晶體缺陷密度也僅有籽晶的十分之一,有助于實現零螺位錯、刃位錯的襯底生長

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