浙江进口4寸导电碳化硅衬底

在4H-SiC材料和器件发展方面，美国处于国际**地位，已经从探索性研究阶段向大规模研究和应用阶段过渡。CREE公司已经生产出4英寸(100 mm)零微管(ZMP)n型SiC衬底。同时，螺旋位错(screw dislocation)密度被降低到几十个／cm2。商用水平比较高的器件：4H-SiC MESFET在S-波段连续波工作60W(1.5GHz，ldB压缩)，漏效率45％(1.5GHz，POUT=PldB)，工作频率至2.7GHz。近期CREE公司生产的CRF35010性能达到：工作电压48V，输出功率10W，工作频率3.4-3.8GHz，线性增益10dB；美国正在逐步将这种器件装备在***武器上，如固态相控阵雷达系统、***通讯电子系统、高频电源系统、电子战系统——干扰和威胁信号预警等。其中Cree公司的SiC MESFET功率管已经正式装备美国海军的新一代预警机E2D样机。近期俄罗斯、欧洲和日本加快发展，SiC材料生长和器件制造技术也在不断走向成熟。SiC作为衬底材料应用的***程度仅次于蓝宝石，目前还没有第三种衬底用于GaNLED的商业化生产。浙江进口4寸导电碳化硅衬底

SiC由Si原子和C原子组成，其晶体结构具有同质多型体的特点，在半导体领域最常见的是具有立方闪锌矿结构的3C-SiC和六方纤锌矿结构的4H-SiC和6H-SiC。21世纪以来以Si为基本材料的微电子机械系统(MEMS)已有长足的发展，随着MEMS应用领域的不断扩展，Si材料本身的性能局限性制约了Si基MEMS在高温、高频、强辐射及化学腐蚀等极端条件下的应用。因此寻找Si的新型替代材料正日益受到重视。在众多半导体材料中，SiC的机械强度、热学性能、抗腐蚀性、耐磨性等方面具有明显的优势，且与IC工艺兼容，故而在极端条件的MEMS应用中，成为Si的优先替代材料。江苏碳化硅衬底6寸半绝缘p-SiC电子迁移率比较高，饱和电子漂移速度**快，击穿电场**强，较适宜于制造高温、大功率、高频器件等。

    碳化硅（SiliconCarbide）是C元素和Si元素形成的化合物，目前已发现的碳化硅同质异型晶体结构有200多种，其中六方结构的4H型SiC（4H-SiC）具有高临界击穿电场、高电子迁移率的优势，是制造高压、高温、抗辐照功率半导体器件的优良半导体材料，也是目前综合性能比较好、商品化程度比较高、技术**成熟的第三代半导体材料，与硅材料的物理性能对比，主要特性包括：（1）临界击穿电场强度是硅材料近10倍；（2）热导率高，超过硅材料的3倍；（3）饱和电子漂移速度高，是硅材料的2倍；（4）抗辐照和化学稳定性好；（5）与硅材料一样，可以直接采用热氧化工艺在表面生长二氧化硅绝缘层。碳化硅功率半导体产业链主要包含单晶材料、外延材料、器件、模块和应用这几个环节。其中，单晶材料是碳化硅功率半导体技术和产业的基础，主要技术指标有单晶直径、微管密度、单晶电阻率、表面粗糙度、翘曲度等；外延材料是实现器件制造的关键，主要技术指标有外延片直径、外延层厚度、外延层掺杂浓度和表面缺点密度等；器件是整个产业链的**，主要技术指标有阻断电压、单芯片导通电流/电阻、阻断状态的漏电流、工作温度等；模块是实现器件应用的桥梁。

碳化硅晶体材料生长、加工难度极大，目前世界上只有少数几家企业能够实现碳化硅晶体材料的产业化。美国科锐公司（Cree）是碳化硅半导体行业的先行者和**者，已研制出了6英寸碳化硅衬底片。2012年，该公司碳化硅晶体材料的产量在80—100万片之间，控制了国际碳化硅衬底片的市场价格和质量标准。美国二六（II-VI）、道康宁（Dow Corning）、德国SiCrystal AG、日本新日铁等公司也相继推出了2—3英寸碳化硅衬底片生产计划，抢占碳化硅市场份额。SiC的基本结构单元是Si-C四面体，属于密堆积结构。

为了制造碳化硅半导体器件，需要在碳化硅晶片表面生长1层或数层碳化硅薄膜。这些薄膜具有不同的n、p导电类型，目前主流的方法是通过化学气相沉积方法进行同质外延生长。        碳化硅外延生长方案中，衬底起很大的支配作用，早期碳化硅是在无偏角衬底上外延生长的，即从晶锭上切割下来的晶片其外延表面法线与晶轴（c轴）夹角θ=0°，如碳化硅晶片的Si（0001）或C（000）面，外延表面几乎没有台阶，外延生长期望能够由理想的二维成核生长模型控制。然而实际生长发现，外延结果远未如此理想。由于碳化硅是一种多型体材料，外延层中容易产生多型体夹杂，比如4H-SiC外延层中存在3C-SiC夹杂，使外延层“不纯”，变成一种混合相结构，极大地影响碳化硅器件的性能，甚至不能用这样的外延材料制备器件。另外，这样的外延层宏观外延缺点密度很大，不能用常规的半导体工艺制备器件，即薄膜质量难于达到晶圆级外延水平。碳化硅被誉为下一代半导体材料，其具有众多优异的物理化学特性应用于光电器件、高频大功率、高温电子器件。北京进口6寸碳化硅衬底

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。浙江进口4寸导电碳化硅衬底

SiC是**早发现的半导体材料之一。早在1824年，瑞典科学家Berzelius在试图合成金刚石时偶然发现了SiC，***揭示了C-Si键存在的可能性。直到1885年，Acheson才***次使用焦炭与硅石混合在电熔炉中高温加热获得SiC单晶。但得到的SiC杂质浓度较高，结晶完整性较差，同时SiC的结晶形态繁多，根本无法用于制造电子器件。1955年，荷兰飞利浦研究室的Lely***在实验室中用升华气体再结晶的方法制成杂质数量和种类可控制的、具有足够尺寸的SiC单晶，

由此奠定了碳化硅的发展基础。在此基础上，前苏联科学家Tariov和Tsvetkov等人于1 978年提出利用籽晶升华法(seeded sublimation method)生长SiC单晶，即所谓“改进的Lely法”(modified Lely method)或物***相传输法(physical vapor transport，PVT)，从根本上克服了液相生长SiC比较困难这一障碍。1987年，专门从事SiC半导体研究工作的Cree公司成立，并于1994年制备出4H-SiC晶片。随后，SiC器件的制造工艺，如离子注入、氧化、刻蚀、金属．半导体接触等取得了重大进展，从而掀起了SiC材料、器件及相关技术研究的热潮，并取得了突飞猛进的发展。 浙江进口4寸导电碳化硅衬底