辽宁碳化硅衬底n型

时间:2020年12月27日 来源:

经过数十年不懈的努力,目前,全球只有少数的大学和研究机构研发出了碳化硅晶体生长和加工技术。在产业化方面,只有以美国Cree为**的少数几家能够提供碳化硅晶片,国内的碳化硅晶片的需求全赖于进口。目前,全球市场上碳化硅晶片价格昂贵,一片2英寸碳化硅晶片的国际市场价格高达500美元(2006年),但仍供不应求,高昂的原材料成本占碳化硅半导体器件价格的百分之四十以上,碳化硅晶片价格已成为第三代半导体产业发展的瓶颈。因而,采用**技术的碳化硅晶体生长技术,实现规模化生产,降低碳化硅晶片生产成本,将促进第三代半导体产业的迅猛发展,拓展市场需求。SiC衬底吸收380纳米以下的紫外光,不适合用来研发380纳米以下的紫外LED。辽宁碳化硅衬底n型

随着全球电子信息及太阳能光伏产业对硅晶片需求量的快速增长,硅晶片线切割用碳化硅微粉的需求量也正在迅速增加。

 以碳化硅(SiC)及GaN为**的宽禁带材料,是继Si和GaAs之后的第三代半导体。与Si及GaAs相比,SiC具有宽禁带、高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率、化学性能稳定等优点。所以,SiC特别适合于制造高温、高频、高功率、抗辐射、抗腐蚀的电子器件。此外,六方SiC与GaN晶格和热膨胀相匹配,也是制造高亮度GaN发光和激光二极管的理想衬底材料。SiC晶体目前主要应用于光电器件如蓝绿光发光二极管以及紫外光激光二极管和功率器件包括大功率肖托基二极管,MES晶体管微波器件等。


辽宁碳化硅衬底n型碳化硅可在超过200℃的高温下长期稳定地工作,因此,相比于硅,碳化硅方案可以大量缩减冷却负担。

碳化硅早在1842年就被发现了,但直到1955年,飞利浦(荷兰)实验室的Lely才开发出生长***碳化硅晶体材料的方法。到了1987年,商业化生产的SiC衬底进入市场,进入21世纪后,SiC衬底的商业应用才算***铺开。碳化硅分为立方相(闪锌矿结构)、六方相(纤锌矿结构)和菱方相3大类共260多种结构,目前只有六方相中的4H-SiC、6H-SiC才有商业价值,美国科锐(Cree)等公司已经批量生产这类衬底。立方相(3C-SiC)还不能获得有商业价值的成品。

  此外,碳化硅材料的重要用途还包括:微波器件衬底[3]、石墨烯外延衬底[4]、人工钻石。碳化硅(指半绝缘型)是射频微波器件的理想衬底材料,以之为衬底的微波器件其输出功率密度是砷化镓(GaAs)器件的10倍以上,工作频率达到100GHz以上,可以***提高雷达、通信、电子对抗以及智能武器的整体性能和可靠性,使用碳化硅基微波器件的雷达其测距由原来的80~100km提升到现在的超过300km。在碳化硅衬底上外延生长石墨烯,可望制造高性能的石墨烯集成电路,是当前国际研发的热点,IBM(美国)已经投入了巨资进行研发[5],并取得了重要进展,在半绝缘型碳化硅上创建了全球较早全功能石墨烯集成电路[6]。碳化硅晶体的硬度仅次于钻石,其明亮度、光泽度和火彩甚至超过了钻石,基于碳化硅的人工钻石(莫桑钻)也已经面市。在碳化硅衬底上外延生长石墨烯,可望制造高性能的石墨烯集成电路。

SiC晶体的获得**早是用AchesonZ工艺将石英砂与C混合放入管式炉中2600℃反应生成,这种方法只能得到尺寸很小的多晶SiC。至1955年,Lely用无籽晶升华法生长出了针状3C-SiC孪晶,由此奠定了SiC的发展基础。20世纪80年代初Tairov等采用改进的升华工艺生长出SiC晶体,SiC作为一种实用半导体开始引起人们的研究兴趣,国际上一些先进国家和研究机构都投入巨资进行SiC研究。20世纪90年代初,Cree Research Inc用改进的Lely法生长6H-SiC晶片并实现商品化,并于1994年制备出4H-SiC晶片。这一突破性进展立即掀起了SiC晶体及相关技术研究的热潮。目前实现商业化的SiC晶片只有4H-和6H-型,且均采用PVD技术,以美国CreeResearch Inc为**。采用此法已逐步提高SiC晶体的质量和直径达7.5cm,目前晶圆直径已超过10cm,比较大有用面积达到40mm2,微导管密度已下降到小于0.1/cm2。现今就SiC单晶生长来讲,美国处于**地位,俄罗斯、日本和欧盟(以瑞典和德国为首)的一些公司或科研机构也在生产SiC晶片,并且已经实现商品化。SiC衬底有化学稳定性好、导电性能好、导热性能好、不吸收可见光等。河北碳化硅衬底sic

现在,SiC材料正在大举进入功率半导体领域。辽宁碳化硅衬底n型

碳化硅sic的电学性质      

SiC的临界击穿电场比常用半导体Si和GaAs都大很多,这说明SiC材料制作的器件可承受很大的外加电压,具备很好的耐高特性。另外,击穿电场和热导率决定器件的最大功率传输能力。击穿电场对直流偏压转换为射频功率给出一个基本的界限,而热导率决定了器件获得恒定直流功率的难易程度。SiC具有优于Si和GaAs的高温工作特性,因为SiC的热导率和击穿电场均高出Si,GaAs好几倍,带隙也是GaAs,Si的两三倍。      

电子迁移率和空穴迁移率表示单位电场下载流子的漂移速度,是器件很重要的参数,会影响到微波器件跨导、FET的输出增益、功率FET的导通电阻以及其他参数。4H-SiC电子迁移率较大,但各向异性较弱;6H-SiC电子迁移率较小,但各向异性强。 辽宁碳化硅衬底n型

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