辽宁4寸半绝缘碳化硅衬底

不同的SiC多型体在半导体特性方面表现出各自的特性。利用SiC的这一特点可以制作SiC不同多型体间晶格完全匹配的异质复合结构和超晶格，从而获得性能较好的器件．其中6H-SiC结构**为稳定，适用于制造光电子器件：p-SiC比6H-SiC活泼，其电子迁移率比较高，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，及其它薄膜材料(如A1N、GaN、金刚石等)的衬底和X射线的掩膜等。而且，β-SiC薄膜能在同属立方晶系的Si衬底上生长，而Si衬底由于其面积大、质量高、价格低，可与Si的平面工艺相兼容，所以后续PECVD制备的SiC薄膜主要是β-SiC薄膜[2]。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。辽宁4寸半绝缘碳化硅衬底

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。辽宁4寸半绝缘碳化硅衬底与传统硅基功率电力电子器件相比，碳化硅基功率器件可以**降低能耗，节约电力。

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。

采用SiC的功率模块将进入诸如可再生能源、UPS电源、驱动器和汽车等应用。风电和牵引应用可能会随之而来。 到2021年，SiC功率器件市场总额预计将上升到10亿美元 。在某些市场，如太阳能，SiC器件已投入运行，尽管事实上这些模块的价格仍然比常规硅器件高。是什么使这种材料具有足够的吸引力，即使价格更高也心甘情愿地被接受？首先，作为宽禁带材料，SiC提供了功率半导体器件的新设计方法。传统功率硅技术中，IGBT开关被用于高于600V的电压，并且硅PIN-续流二极管是**技术的。硅功率器件的设计与软开关特性造成相当大的功率损耗。有了SiC的宽禁带，可设计阻断电压高达15kV的高压MOSFET，同时动态损耗非常小。有了SiC，传统的软关断硅二极管可由肖特基二极管取代，并带来非常低的开关损耗。作为一个额外的优势，SiC具有比硅高3倍的热传导率。连同低功率损耗，SiC是提高功率模块**率密度的一种理想材料。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。

碳化硅耐高温，与强酸、强碱均不起反应，导电导热性好，具有很强的抗辐射能力。用碳化硅粉直接升华法可制得大体积和大面积碳化硅单晶。用碳化硅单晶可生产绿色或蓝色发光二极管、场效应晶体管，双极型晶体管。用碳化硅纤维可制成雷达吸波材料，在***工业中前景广阔。碳化硅超精细微粉是生产碳化硅陶瓷的理想材料。碳化硅陶瓷具有优良的常温力学性能，如高的抗弯强度，优良的抗氧化性，耐腐蚀性，非常高的抗磨损以及低的磨擦系数，而且高温力学性能（强度、抗蠕变性等）是已知陶瓷材料中比较好的材料，如晶须补强可改善碳化硅的韧性和强度。

由于碳化硅优异的理化性能，使其在石油、化工、微电子、汽车、航天航空、激光、原子能、机械、冶金行业中***得到应用。如砂轮、喷咀、轴承、密封件、燃气轮机动静叶片，反射屏基片，发动机部件，耐火材料等。 碳化硅非常适合用作新一代发光二极管（LED）衬底材料、大功率电力电子材料。辽宁4寸半绝缘碳化硅衬底

Cree现在供应的主流衬底片主要是4英寸和6英寸大尺寸晶片。辽宁4寸半绝缘碳化硅衬底

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。辽宁4寸半绝缘碳化硅衬底

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