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时间:2021年02月27日 来源:

SiC 电子器件是微电子器件领域的研究热点之一。SiC 材料的击穿电场有4MV/cm,很适合于制造高压功率器件的有源层。而由于 SiC 衬底存在缺点等原因,将它直接用于器件制造时,性能不好。SiC 衬底经过外延之后,其表面缺点减少,晶格排列整齐,表面形貌良好,比衬底大为改观,此时将其用于制造器件可以提高器件的性能。为了提高击穿电压,厚的外延层、好的表面形貌和较低的掺杂浓度是必需的。  一些高压双极性器件,需外延膜的厚度超过 50μm,掺杂浓度小于 2× 1015cm-3,载流子寿命大过 1us。对于高反压大功率器件,需要要在 4H-SiC 衬底上外延一层很厚的、低掺杂浓度的外延层。为了制作 10KW 的大功率器件,外延层厚度要达到 100μm以上。高压、大电流、高可靠性 SiC 电子器件的不断发展对 SiC 外延薄膜提出了更多苛刻的要求,需要通过进一步深入的研究提高厚外延生长技术。目前商用碳化硅外延设备生长速率一般为每小时10μm,且不能持续生长。四川碳化硅衬底进口led

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。上海碳化硅衬底4寸led碳化硅材料的重要用途还包括:微波器件衬底、石墨烯外延衬底。

碳化硅是C和Si组合中***稳定的化合物,从晶体化学的角度来看,每个Si(C)原子与周边包围的C(Si)原子通过定向强四面体spa键结合,并有一定程度的极化,很低的层错形成能量决定了Sic的多型体现象,六角密排4H-SiC、6H-SiC和立方密排的3C-SiC比较常见并且不同的多型体具有不同的电学性能与光学性能。通过对比硅和碳的电负性确定SiC晶体具有很强的离子共价键,原子化能值达到125okJ/mol,表明SiC的结构、能量稳定。此外,sic还有高达1200-1430K的德拜温度。因此,SiC材料对各种外界作用有很高的稳定性,在力学、热学、化学等方面有优越性。

       与Si相比,SiC的禁带宽度为其2-3倍,同时具有其4.4倍的热导率,8倍的临界击穿电场,2倍的电子饱和漂移速度,这些优异性能使其成为在航天航空、雷达、环境监测、汽车马达、通讯系统等应用中生产耐高温、高频、抗辐射、大功率半导体器件材料的*****,特别是Sic发光二极管的辐射波长广,在光电集成电路中具有广阔的应用前景。

    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(SIC)是半导体界公认的“一种未来的材料”。

碳化硅已成为全球半导体产业的前沿和制高点。作为新兴的战略先导产业,它是发展第3代半导体产业的关键基础材料。2014年,美国新兴制造产业的第1个产业制造创新中心——以碳化硅半导体为**的第3代宽禁带半导体创新中心,获得了联邦和地方**的合力支持,1.4亿美元的总支持额将用于提升美国在该新兴产业方面的国际竞争力。研究重点是:在未来的5年里,通过使宽禁带半导体技术拥有当前基于硅的电力电子技术的成本竞争力,实现下一代节能***大功率电力电子芯片和器件。这些改进措施将使电力电子装置,如电机、消费类电子产品,以及电网设备得以更快、更***地运转,且大幅度缩小其体积。日本也对碳化硅进行了大量投入,将发展碳化硅半导体技术列入“首相计划”,认为未来日本50%以上的节能将由碳化硅实现。我国**几乎在相同时期发布了新材料领域发展纲要,明确提出重点发展以碳化硅等为**的第3代半导体材料。碳化硅功率器件更突出的潜力是在超高耐压大容量功率器件(HVPD)领域。河北进口led碳化硅衬底

SiC作为第三代半导体材料的杰出**由于其特有的物理化学特性成为制作高频、大功率、高温器件的理想材料。四川碳化硅衬底进口led

就SiC单晶生长来讲,美国Cree公司由于其研究**,主宰着全球SiC市场,几乎85%以上的SiC衬底由Cree公司提供。此外,俄罗斯、日本和欧盟(以瑞典和德国为首)的一些公司和科研机构也在生产SiC衬底和外延片,并且已经实现商品化。在过去的几年中,SiC晶片的质量和尺寸稳步提高,1998年秋,2英寸直径的4H-SiC晶片已经在投入市场。1999年直径增大到3英寸,微管(micropipe)密度下降到10/cm2左右,这些进展使得超过毫米尺寸的器件制造成为可能。从2005年下半年,微管密度小于l/cm2的3英寸6H和4H-SiC晶片成为商用SiC材料的主流产品。2007年5月23日,Cree公司宣布在SiC技术开发上又出现了一座新的里程碑一英寸(100 mm)零微管(ZMP)n型SiC衬底。四川碳化硅衬底进口led

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