现在,SiC材料正在大举进入功率半导体领域。一些**的半导体器件厂商,如罗姆(ROHM)株式会社、英飞凌科技公司、Cree、飞兆国际电子有限公司等都在开发自己的SiC功率器件。英飞凌科技公司在今年推出了第5代SiC肖特基势垒二极管,它结合了第3代产品的低容性电荷(Qc)特性与第2代产品中的低正向电压(Vf)特性,使PFC电路达到**高效率水平,击穿电压则达到了650V。飞兆半导体发布了SiCBJT,实现了1200V的耐压,传导和开关损耗相对于传统的Si器件降低了30%~50%,从而能够在相同尺寸的系统中实现高达40%的输出功率提升。ROHM公司则推出了1200V的第2代SiC制MOSFET产品,实现了SiC-SBD与SiC-MOSFET的一体化封装,与Si-IGBT相比,工作损耗降低了70%,并可达到50kHz以上的开关频率。值得一提的是,IGBT的驱动比较复杂,如果使用SiC基的MOSFET,则能使系统开发的难度大为降低。SiC的市场颇为看好,根据预测,到2022年,市场规模将达到40亿美元,年平均复合增长率可达到45%苏州质量好的碳化硅衬底的公司。深圳碳化硅衬底进口
碳化硅(SiC)由于其独特的物理及电子特性,在一些应用上成为比较好的半导体材料:短波长光电元件,高温,抗幅射以及高频大功率元件,由于碳化硅的宽能级,以其制成的电子元件可在极高温下工作,可以抵受的电压或电场八倍于硅或砷化鎵,特别适用于制造高压大功率元件如高压二极体。碳化硅是热的良导体,导热特性优于任何其他半导体材料。碳化硅优良的特性使其在工业和上有很大的应用范围。并且,为降低器件成本,下游产业对SiC单晶衬底提出了大尺寸的要求,目前国际市场上已有6英寸(150毫米)产品,预计市场份额将逐年增大。当前世界上研发碳化硅器件的主要有美国、德国、瑞士、日本等国家,但直到现在碳化硅的工业应用主要是作为磨料(金刚砂)使用。瑞士ABB曾经一度成功开发出碳化硅二极管,然而在2002年,由于工艺困难、前景不明,ABB终止了碳化硅项目,可见研发难度之大。半导体碳化硅衬底及芯片的重要战略价值,使其始终稳居美国商务部的禁运名单,这也导致我国很难从国外获得相应产品。河南4寸半绝缘碳化硅衬底碳化硅衬底的发展趋势如何。
碳化硅衬底主要有导电型及半绝缘型两种。其中,在导电型碳化硅衬底上生长碳化硅外延层制得碳化硅外延片,可进一步制成碳化硅功率器件,应用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等领域;在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层可以制得碳化硅基氮化镓外延片,可进一步制成微波射频器件,应用于5G通讯、雷达等领域。中国碳化硅衬底领域的研究从20世纪90年代末开始,在行业发展初期受到技术水平、设备规模产能的限制,未能进入工业化生产。21世纪,中国企业历经20年的研发与摸索,已经掌握了2-6英寸碳化硅衬底的生产加工技术。
从 80 年代末起,SiC 材料与器件的飞速发展。由于 SiC 材料种类很多,性质各异,它的应用范围十分***。 在大功率器件方面,利用 SiC 材料可以制作的器件,其电流特性、电压特性、和高频特性等具有比 Si材料更好的性质。 在高频器件方面,SiC 高频器件输出功率更高,且耐高温和耐辐射辐射特性更好,可用于通信电子系统等。 在光电器件方面,利用 SiC 不影响红外辐射的性质,可将其用在紫外探测器上,在 350℃的温度检测红外背景下的紫外信号,功率利用率 80%左右。 在耐辐射方面,一些 SiC 器件辐射环境恶劣的条件下使用如核反应堆中应用。 高温应用方面,利用 SiC 材料制备的器件工作温度相当地高,如 SiC MOSFET和 SiC 肖特基二极管可在 900k 下工作。 从世界范围来看,高功率器件是有可能实现的,应用潜力也比较大,如图 1.2所示。SiC 作为二元化合物半导体,属于Ⅳ族元素中***的固态化合物。它 Si-C 健的能量很稳定,这也是 SiC 在各种极端环境下仍能稳定的原因。SiC 的原子化学能高达 1250KJ/mol;德拜温度达到 1200-1430K,摩尔硬度达到 9 级,比金刚石摩尔硬度低些;导热性良好,达 5W/cm.K,比其他半导体材料好很多。哪家碳化硅衬底的质量比较好。
以碳化硅为的第三代半导体材料,被誉为继硅材料之后有前景的半导体材料之一,与硅材料相比,以碳化硅晶片为衬造的半导体器件具备高功率、耐高压/高温、高频、低能耗、抗辐射能力强等优点,可广泛应用于半导体功率器件和5G通讯等领域。按照衬底电学性能的不同,碳化硅衬底可分为两类:一类是具有高电阻率(电阻率≥105Ω·cm)的半绝缘型碳化硅衬底,另一类是低电阻率(电阻率区间为15~30mΩ·cm)的导电型碳化硅衬底。半绝缘型碳化硅衬底主要应用于制造氮化镓射频器件,导电型碳化硅衬底主要应用于制造功率器件。与硅片一样,碳化硅衬底的尺寸主要有2英寸(50mm)、3英寸(75mm)、4英寸(100mm)、6英寸(150mm)、8英寸(200mm)等规格,正在不断向大尺寸的方向发展。 苏州口碑好的碳化硅衬底公司。山东碳化硅衬底进口4寸sic
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为何半绝缘型与导电型碳化硅衬底技术壁垒都比较高?PVT方法中SiC粉料纯度对晶片质量具有较大影响。粉料中一般含有极微量的氮(N),硼(B)、铝(Al)、铁(Fe)等杂质,其中氮是n型掺杂剂,在碳化硅中产生游离的电子,硼、铝是p型掺杂剂,产生游离的空穴。为了制备n型导电碳化硅晶片,在生长时需要通入氮气,让它产生的一部分电子中和掉硼、铝产生的空穴(即补偿),另外的游离电子使碳化硅表现为n型导电。为了制备高阻不导电的碳化硅(半绝缘型),在生长时需要加入钒(V)杂质,钒既可以产生电子,也可以产生空穴,让它产生的电子中和掉硼、铝产生的空穴(即补偿),它产生的空穴中和掉氮产生的电子,所以所生长的碳化硅几乎没有游离的电子、空穴,形成高阻不导电的晶片(半绝缘型)。掺钒工艺复杂,所以半绝缘碳化硅很难制备,成本很高。近年来也出现了通过点缺陷来实现高阻半绝缘碳化硅的方法。p型导电碳化硅也不容易制备,特别是低阻的p型碳化硅更不容易制备。 深圳碳化硅衬底进口
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