第三代半导体碳化硅衬底项目投资计划书

第三代半导体碳化硅衬底项目

投资计划书

xxx投资公司

第三代半导体碳化硅衬底项目投资计划书目录

第一章项目总论

一、项目名称及建设性质

二、项目承办单位

三、战略合作单位

四、项目提出的理由

五、项目选址及用地综述

六、土建工程建设指标

七、设备购置

八、产品规划方案

九、原材料供应

十、项目能耗分析

十一、环境保护

十二、项目建设符合性

十三、项目进度规划

十四、投资估算及经济效益分析

十五、报告说明

十六、项目评价

十七、主要经济指标

第二章项目基本情况

一、产业政策及发展规划

二、鼓励中小企业发展

三、宏观经济形势分析

四、区域经济发展概况

五、项目必要性分析

第三章项目建设内容分析

一、产品规划

二、建设规模

第四章项目建设地分析

一、项目选址原则

二、项目选址

三、建设条件分析

四、用地控制指标

五、用地总体要求

六、节约用地措施

七、总图布置方案

八、运输组成

九、选址综合评价

第五章项目建设设计方案

一、建筑工程设计原则

二、项目工程建设标准规范

三、项目总平面设计要求

四、建筑设计规范和标准

五、土建工程设计年限及安全等级

六、建筑工程设计总体要求

七、土建工程建设指标

第六章风险防范措施

一、政策风险分析

二、社会风险分析

三、市场风险分析

四、资金风险分析

五、技术风险分析

六、财务风险分析

七、管理风险分析

八、其它风险分析

九、社会影响评估

第七章进度计划

一、建设周期

二、建设进度

三、进度安排注意事项

四、人力资源配置

五、员工培训

六、项目实施保障

第八章项目投资计划方案

一、项目估算说明

二、项目总投资估算

三、资金筹措

第九章盈利能力分析

一、经济评价综述

二、经济评价财务测算

二、项目盈利能力分析

第十章附表

附表1：主要经济指标一览表

附表2：土建工程投资一览表

附表3：节能分析一览表

附表4：项目建设进度一览表

附表5：人力资源配置一览表

附表6：固定资产投资估算表

附表7：流动资金投资估算表

附表8：总投资构成估算表

附表9：营业收入税金及附加和增值税估算表附表10：折旧及摊销一览表

附表11：总成本费用估算一览表

附表12：利润及利润分配表

附表13：盈利能力分析一览表

第一章项目总论

一、项目名称及建设性质

（一）项目名称

第三代半导体碳化硅衬底项目

（二）项目建设性质

该项目属于新建项目，依托xxx经济开发区良好的产业基础和创

新氛围，充分发挥区位优势，全力打造以第三代半导体碳化硅衬底为

核心的综合性产业基地，年产值可达18000.00万元。

二、项目承办单位

xxx投资公司

三、战略合作单位

xxx科技公司

四、项目提出的理由

实施“一带一路”建设的历史机遇，共建“一带一路”倡议，是

我国主动应对全球形势深刻变化、统筹国内国际两个大局作出的重大

战略决策，对推进我国新一轮对外开放和沿线国家共同发展意义重大。“一带一路”沿线国家基础设施建设和产能合作，与我市的产业高度

契合。依托中国重大技术装备制造基地和高端装备制造优势，引导重

点优势企业通过对外承包工程、境外投资等方式，建设一批境外生产

基地和产业合作基地，向境外延伸产业链条。充分发挥资金、技术优势，积极采用EPC、BOT、PPP等多种方式，与具备条件的国家合作，

形成合力，为共同开发第三方市场创造良好的条件，实现重点优势企

业集群式“走出去”。“十三五”时期，是我国实现全面建成小康社

会宏伟目标、实现经济发展方式发生实质性转变的重要阶段和关键时期。展望未来五年，本市工业发展面临重大机遇。国家系统推进全面

创新改革试验机遇，通过近年创新改革实验，率先实现在创新驱动发

展转型方面迈出实质性步伐，创新能力大幅增强，产业发展总体迈向

中高端，形成一批具有国际影响力、拥有知识产权的创新型企业和产

业集群，培育新的增长点，发展新的增长极，形成新的增长带，引领、示范和带动全国加快实现创新驱动发展，形成经济社会可持续发展新

动力。因此，本市必须要抓住这一机遇，实施创新驱动发展。实现发

展目标，破解发展难题，厚植发展优势，必须牢固树立和贯彻落实创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念。

xxx经济开发区把加快发展作为主题，以经济结构的战略性调整为主线，大力调整产业结构，加强基础设施建设，积极推进对外开放，

加速观念创新、体制创新、科技创新和管理创新，努力提高经济的竞

争力和经济增长的质量和效益。该项目的建设，通过科学的产业规划和发展定位可成为xxx经济开发区示范项目，有利于吸引科技创新型中小企业投资，吸引市内外、省内外、国内外的资本、人才、技术以及先进的管理方法、经验集聚xxx经济开发区，进一步巩固xxx经济开发区招商引资竞争力。

五、项目选址及用地综述

（一）项目选址方案

项目选址位于xxx经济开发区,地理位置优越，交通便利，规划电力、给排水、通讯等公用设施条件完备，建设条件良好。

（二）项目用地规模

项目总用地面积44468.89平方米（折合约66.67亩），土地综合利用率100.00%；项目建设遵循“合理和集约用地”的原则，按照第三代半导体碳化硅衬底行业生产规范和要求进行科学设计、合理布局，符合规划建设要求。

六、土建工程建设指标

项目净用地面积44468.89平方米，建筑物基底占地面积28122.13平方米，总建筑面积72484.29平方米，其中：规划建设主体工程55115.96平方米，项目规划绿化面积5218.91平方米。

七、设备购置

项目计划购置设备共计139台（套），主要包括：xxx生产线、xx

设备、xx机、xx机、xxx仪等，设备购置费5895.36万元。

八、产品规划方案

根据项目建设规划，项目主要产品为：第三代半导体碳化硅衬底。综合考xxx投资公司企业发展战略、产品市场定位、资金筹措能力、

产能发展需要、技术条件、销售渠道和策略、管理经验以及相应配套

设备、人员素质以及项目所在地建设条件与运输条件、xxx投资公司的投资能力和原辅材料的供应保障能力等诸多因素，项目按照规模化、

流水线生产方式布局，本着“循序渐进、量入而出”原则提出产能发

展目标。

九、原材料供应

项目所需的主要原材料及辅助材料有：xxx、xxx、xx、xxx、xx等，xxx投资公司所选择的供货单位完全能够稳定供应上述所需原料，供货商可以完全保障项目正常经营所需要的原辅材料供应，同时能够满足xxx投资公司今后进一步扩大生产规模的预期要求。

十、项目能耗分析

1、项目年用电量1337494.31千瓦时，折合164.38吨标准煤，满足第三代半导体碳化硅衬底项目项目生产、办公和公用设施等用电需要

2、项目年总用水量13838.13立方米，折合1.18吨标准煤,主要是生产补给水和办公及生活用水。项目用水由xxx经济开发区市政管网供给。

3、第三代半导体碳化硅衬底项目项目年用电量1337494.31千瓦时，年总用水量13838.13立方米，项目年综合总耗能量（当量值）165.56吨标准煤/年。达产年综合节能量52.28吨标准煤/年，项目总节能率27.68%，能源利用效果良好。

十一、环境保护

项目符合xxx经济开发区发展规划，符合xxx经济开发区产业结构调整规划和国家的产业发展政策；对产生的各类污染物都采取了切实可行的治理措施，严格控制在国家规定的排放标准内，项目建设不会对区域生态环境产生明显的影响。

项目设计中采用了清洁生产工艺，应用清洁原材料，生产清洁产品，同时采取完善和有效的清洁生产措施，能够切实起到消除和减少

污染的作用。项目建成投产后，各项环境指标均符合国家和地方清洁生产的标准要求。

十二、项目建设符合性

（一）产业发展政策符合性

由xxx投资公司承办的“第三代半导体碳化硅衬底项目”主要从事第三代半导体碳化硅衬底项目投资经营，其不属于国家发展改革委《产业结构调整指导目录（2011年本）》（2013年修正）有关条款限制类及淘汰类项目。

（二）项目选址与用地规划相容性

第三代半导体碳化硅衬底项目选址于xxx经济开发区，项目所占用地为规划工业用地，符合用地规划要求，此外，项目建设前后，未改变项目建设区域环境功能区划；在落实该项目提出的各项污染防治措施后，可确保污染物达标排放，满足xxx经济开发区环境保护规划要求。因此，建设项目符合项目建设区域用地规划、产业规划、环境保护规划等规划要求。

（三）“三线一单”符合性

1、生态保护红线：第三代半导体碳化硅衬底项目用地性质为建设

用地，不在主导生态功能区范围内，且不在当地饮用水水源区、风景区、自然保护区等生态保护区内，符合生态保护红线要求。

2、环境质量底线：该项目建设区域环境质量不低于项目所在地环

境功能区划要求，有一定的环境容量，符合环境质量底线要求。

3、资源利用上线：项目营运过程消耗一定的电能、水，资源消耗

量相对于区域资源利用总量较少，符合资源利用上线要求。

4、环境准入负面清单：该项目所在地无环境准入负面清单，项目

采取环境保护措施后，废气、废水、噪声均可达标排放，固体废物能

够得到合理处置，不会产生二次污染。

十三、项目进度规划

本期工程项目建设期限规划12个月。将整个项目分期、分段建设，进行项目分解、工期目标分解，按项目的适应性安排施工，各主体工

程的施工期叉开实施。项目承办单位要在技术准备、人员配备、施工

机械、材料供应等方面给予充分保证。

十四、投资估算及经济效益分析

（一）项目总投资及资金构成

项目预计总投资13667.35万元，其中：固定资产投资11652.58

万元，占项目总投资的85.26%；流动资金2014.77万元，占项目总投资的14.74%。

（二）资金筹措

该项目现阶段投资均由企业自筹。

（三）项目预期经济效益规划目标

项目预期达产年营业收入18158.00万元，总成本费用14418.05

万元，税金及附加239.78万元，利润总额3739.95万元，利税总额4495.59万元，税后净利润2804.96万元，达产年纳税总额1690.63万元；达产年投资利润率27.36%，投资利税率32.89%，投资回报率20.52%，全部投资回收期6.37年，提供就业职位283个。

十五、报告说明

《项目报告》从系统总体出发，对技术、经济、财务、商业以至环境保护、法律等多个方面进行分析和论证，通过对的市场需求、资源供应、建设规模、工艺路线、设备选型、环境影响、资金筹措、盈利能力等方面的研究调查，在专家研究经验的基础上对项目经济效益及社会效益进行科学预测，从而为客户提供全面的、客观的、可靠的投资价值评估及项目建设进程等咨询意见。

十六、项目评价

1、本期工程项目符合国家产业发展政策和规划要求，符合xxx经

济开发区及xxx经济开发区第三代半导体碳化硅衬底行业布局和结构

调整政策；项目的建设对促进xxx经济开发区第三代半导体碳化硅衬

底产业结构、技术结构、组织结构、产品结构的调整优化有着积极的

推动意义。

2、xxx科技公司为适应国内外市场需求，拟建“第三代半导体碳

化硅衬底项目”，本期工程项目的建设能够有力促进xxx经济开发区

经济发展，为社会提供就业职位283个，达产年纳税总额1690.63万元，可以促进xxx经济开发区区域经济的繁荣发展和社会稳定，为地

方财政收入做出积极的贡献。

3、项目达产年投资利润率27.36%，投资利税率32.89%，全部投

资回报率20.52%，全部投资回收期6.37年，固定资产投资回收期

6.37年（含建设期），项目具有较强的盈利能力和抗风险能力。

4、引导民间投资参与制造业重大项目建设，国务院办公厅转发财

政部发展改革委人民银行《关于在公共服务领域推广政府和社会资本

合作模式指导意见》，要求广泛采用政府和社会资本合作（PPP）模式。为推动《中国制造2025》国家战略实施，中央财政在工业转型升级资

金基础上整合设立了工业转型升级（中国制造2025）资金。围绕《中

国制造2025》战略，重点解决产业发展的基础、共性问题，充分发挥

政府资金的引导作用，带动产业向纵深发展。重点支持制造业关键领

域和薄弱环节发展，加强产业链条关键环节支持力度，为各类企业转

型升级提供产业和技术支撑。近年来，从中央到地方加快了经济体制

改革和经济发展方式的转变，相继出台了一系列重大政策鼓励、支持

和引导民营经济加快发展。民营经济已成为我省国民经济的重要支撑，财政收入的重要来源，扩大投资的重要主体，吸纳劳动力和安置就业

的主渠道，体制创新和机制创新的重要推动力，为我省经济社会又好

又快发展作出了积极贡献。undefined

综上所述，项目的建设和实施无论是经济效益、社会效益还是环

境保护、清洁生产都是积极可行的。

十七、主要经济指标

主要经济指标一览表

第二章项目基本情况

一、产业政策及发展规划

（一）中国制造2025

当前，我国经济发展正处于动力转换节点，必须摆脱要素驱动的

路径依赖，把创新作为引领发展的第一动力，深入实施创新驱动发展

战略，在推动发展的内生动力和活力上来一个根本性转变，为经济持

续健康发展打造新引擎、培育新动能、拓展新空间、构建新支撑，推

动发展动力变革。实现高质量发展，是破解“不平衡、不充分”的重

要支点。十九大强调：“我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长

的美好生活需要和不平衡、不充分的发展之间的矛盾”。这个不平衡，主要就是指经济发展结构上的问题，不充分则主要突出质量上的问题。在新的历史方位下，经济与社会发展，经济发展与资源、环境生态之

间以及经济内部结构发展都出现不平衡，中小企业家的发展视野和思

维还在高速发展的惯性中。“不充分”的问题同样是在总量上有空间，在质量上更有差距。在县域经济上，表现为发展不足、量质不够、转

型不快，提升不高。这些问题只有在突出高质量发展中才能较好解决。

（二）工业绿色发展规划

改革开放以来，中国工业化发展取得了举世瞩目的成就，已成为

世界第一制造大国和第一货物贸易国。然而，长期以“高投入、高消耗、高污染、低质量、低效益、低产出”和“先污染，后治理”为特

征的增长模式主导中国工业发展，资源浪费、环境恶化、结构失衡等

矛盾和问题十分突出。随着中国经济进入新常态，工业发展仍具有广

阔的市场空间，同时也面临工业4.0时代新一轮全球竞争的挑战。在

新形势下，党的十八届五中全会提出了绿色发展新理念。为落实绿色

发展理念，加快实施《中国制造2025》，工业和信息化部制定《工业

绿色发展规划（2016-2020年）》（以下简称《规划》），为“十三五”时期工业绿色发展确立了明确的目标原则和推进方略。推进绿色发展、建设美丽城市，要着力实施污染防治“三大战役”，打造美丽环境。

要打好大气污染防治攻坚战，着力实施减少工业污染物排放工程、抑

制城市扬尘工程、压减煤炭消费总量工程、治理机动车船污染工程；

要打好水污染防治攻坚战，着力实施严重污染水体整治工程、良好水

体保护工程、水污染防治设施建设工程、饮用水环境安全保障工程；

要打好土壤污染防治攻坚战，着力实施土壤环境监测预警基础工程、

土壤污染分类管控工程、土壤污染治理与修复工程。未来五年，是落

实制造强国战略的关键时期，是实现工业绿色发展的攻坚阶段。资源

铝碳化硅锆质耐火材料完整

学生毕业论文（设计）课题名称：铝碳化硅锆质铁水罐不烧砖的研制与使用专业班级：材料工程0501 姓名：利鹏系部：冶金学院实习单位：莱芜钢铁集团指导老师：田华孙华云 2008年05月06日摘要：随着钢铁企业市场竟争的激烈，“优质、高效、低耗、环保”

的发展战略，是企业生存和发展的必经之路。在这种形势下，莱芜市耐火材料厂，本着“优质、高效、低耗、环保”的八字方针，开发研制出了一种新型的铁水罐砖，铝碳化硅锆质铁水罐不烧砖。这种材质的不烧砖，解决了传统的粘土砖粘铁挂渣现象，使用寿命在进行脱硫、脱硅、脱磷的处理时，仍大于1000次，同时它又是一种不烧砖，既节约了能源，又降低了排污污染，是目前较为理想的耐火材料。关键词：铝碳化硅锆不烧砖铁水罐冷铁抗渗透铝碳化硅锆质铁水罐不烧砖的研制与使用 1、铁水罐的构造根据铁水罐内衬大致可分为3个区域，即上部、渣线部和罐底部。

各部位使用条件差异较大，砖的损毁特点也各有不同： 1．1铁水罐上部在服役期间与铁水的熔渣接触较少，大部分时间暴露在高温氧化气氛中，由于砖中的石墨易被氧化，往往会导致砖体结构疏松，强度下降。对于上部用罐砖，既要提高其抗氧化性，又要提高对铁水，熔渣抗冲刷性。 1.2渣线部位铁水罐渣线部位的砖在服役期浸泡在熔渣和铁水中，经受熔渣的长期的化学侵蚀，这是渣线部位铁水罐砖损毁的主要原因。 1.3罐底部及冲击区罐底首先要承受高温铁水的强烈机械冲击，（高炉铁水口到铁水罐底的高度落差一般都在3-5米）。铁水罐罐底部在服役期间被高温铁水反复浸泡，受到铁水的熔损和热冲刷。在进行“三脱”处理时，在铁水底部喷吹强碱性造渣粉状材料，铁水的强烈搅动，加剧了对罐底的侵蚀，高温铁水的熔损、热冲击和机械冲刷是此部位耐火材料损毁的主要原因。 2、铁水罐的主要技术 2.1由烧成砖改为树脂C链结合不烧砖制品中虽然含有碳、但不烧工艺使产品的热导率比烧成显著降低，保温性能好，铁水在单位时间内温降小，杜绝了罐内冷铁现象。 2.2材质配方的创新使用原来铁水罐多是以铝Al2O3、SiC为主成分，根据我们研究和罐衬侵蚀机理，在配方中引入了具有熔态渣铁难以浸润的高温材料C成分，增加了ZrO2质增韧材料，提高制品的韧性。 2.3砖型设计的创新该铁水罐砖型分为两部分设计：桶形罐衬由原来的万能旋转弧衬衬砖改为以圆扇面按角度分割出每个砖型，罐底球面部分利用球体分割法设计每个砖型，砖与砖之间严丝合缝，最大限度的降低了熔态渣铁渗漏机会，提高其全罐的安全性和耐用性。 3、采用的实验方法和技术路线

氮化镓衬底

氮化镓这是一种具有较大禁带宽度的半导体,属于所谓宽禁带半导体之列。它是微波功率晶体管的优良材料，也是蓝色光发光器件中的一种具有重要应用价值的半导体。简介 GaN材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点，是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料，并与SIC、金刚石等半导体材料一起，被誉为是继第一代Ge、Si半导体材料、第二代GaAs、InP化合物半导体材料之后的第三代半导体材料。它具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好（几乎不被任何酸腐蚀）等性质和强的抗辐照能力，在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。化学式 GaN GaN材料的特性总述 GaN是极稳定的化合物，又是坚硬的高熔点材料，熔点约为1700℃，GaN具有高的电离度，在Ⅲ—Ⅴ族化合物中是最高的（0.5或0.43）。在大气压力下，GaN晶体一般是六方纤锌矿结构。它在一个元胞中有4个原子，原子体积大约为GaAs的一半。因为其硬度高，又是一种良好的涂层保护材料。化学特性在室温下，GaN不溶于水、酸和碱，而在热的碱溶液中以非常缓慢的速度溶解。NaOH、H2SO4和H3PO4能较快地腐蚀质量差的GaN，可用于这些质量不高的GaN 晶体的缺陷检测。GaN在HCL或H2气下，在高温下呈现不稳定特性，而在N2气下最为稳定。结构特性表1列出了纤锌矿GaN和闪锌矿GaN的特性比较。电学特性 GaN的电学特性是影响器件的主要因素。未有意掺杂的GaN在各种情况下都呈n型,最好的样品的电子浓度约为4×1016/cm3。一般情况下所制备的P型样品，都是高补偿的。很多研究小组都从事过这方面的研究工作，其中中村报道了GaN最高迁移率数据在室温和液氮温度下分别为μn=600cm2/v·s和μn= 1500cm2/v·s，相应的载流子浓度为n=4×1016/cm3和n=8×1015/cm3。近年报道的MOCVD沉积GaN层的电子浓度数值为4 ×1016/cm3、<1016/cm3；等离子激活MBE的结果为8×103/cm3、<1017/cm3。未掺杂载流子浓度可控制在1014～1020/cm3范围。另外，通过P型掺杂工艺和Mg的低能电子束辐照或热退火处理，已能将掺杂浓度控制在1011～1020/cm3范围。光学特性人们关注的GaN的特性，旨在它在蓝光和紫光发射器件上的应用。Maruska和Tietjen首先精确地测量了GaN直接隙能量为3.39eV。几个小组研究了GaN带隙与温度的依赖关系，Pankove等人估算了一个带隙温度系数的经验公式：dE/dT=－

第三代半导体面SiC碳化硅器件及其应用

件)器及其应用i三第代半导体面-SC(碳化硅以其优良的物理化学特性和电特性成为制SiC作为一种新型的半导体材料，造短波长光电子器件、高温器件、抗辐照器件和大功率／高额电子器件最重器件的特性要的半导体材料．特别是在极端条件和恶劣条件下应用时，SiC器件和各类传感器已逐步成为SiCGaAs器件．因此，远远超过了Si器件和关键器件之一，发挥着越来超重要的作用．从20世纪80年代起，特别是1989年第一种SiC衬底圆片进入市场以来，SiC器件和电路获得了快速的发展．在某些领域，如发光二极管、高频大功率和高电压器件等，SiC器件已经得到较广泛的商业应用．发展迅速．经过近10年的发展，目前SiC器件工艺已经可以制造商用器件．以Cree为代表的一批公司已经开始提供SiC器件的商业产品．国内的研究所和高校在SiC材料生长和器件制造工艺方面也取得厂可喜的成果．虽然SiC材料具有非常优越的物理化学特性，而且SiC器件工艺也不断成熟，然而目前SiC器件和电路的性能不够优越．除了SiC材料和器件工艺需要不断提高外．更多的努力应该放在如何通过优化S5C器件结构或者提出新型的器件结构以发挥SiC材料的优势方面． 1 SiC分立器件的研究现状目前．SiC器件的研究主要以分立器件为主．对于每一种器件结构，共最初的研究部是将相应的Si或者GaAs器件结构简单地移植到SiC 上，而没有进行器件结构的优化．由于SiC的本征氧化层和Si相同，

均为SiO2，这意味上制造出来．尽管只是简SiC帕型器件都能够在M 器件特别是Si着大多数．单的移植，可是得到的一些器件已经获得了令人满意的结果，而且部分器件已经进入厂市场．S iC光电器件，尤其是蓝光发光二极管在20世纪90年代初期已经进入市场，它是第一种大批量商业生产的SiC器件．日前高电压SiC肖特基二极管、SiC射频功率晶体管以及SiC MOSFET和MESFET等也已经有商业产品．当然所有这些SiC产品的性能还远没有发挥SiC材料的超强特性，更强功能和性能的SiC器件还有待研究与开发．这种简单的移植往往不能完全发挥SiC材料的优势．即使在SiC器件的一些优势领域．最初制造出来的SiC器件有些还不能和相应的Si或者CaAs器件的性能相比．为了能够更好地将SiC材料特性的优势转化为SiC器件的优势，目前正在研究如何对器件的制造工艺与器件结构进行优化或者开发新结构和新工艺以提高SiC器件的功能和性能． 1．1 SiC肖特基二极管肖特基二极管在高速集成电路、微波技术等许多领域有重要的应用．由于肖特基二极管的制造工艺相对比较简单，所以对SiC肖特基二极管的研究较为成熟．普渡大学最近制造出了阻断电压高达4．9kV 的4H-SiC肖特基二极管，特征导通电阻为43mΩ?c㎡，这是目前SiC 肖特基二极管的最高水平．通常限制肖特基二极管阻断电压的主要因素是金—半肖特基接触边

薄膜的材料及制备工艺

薄膜混合集成电路的制作工艺中心议题：多晶硅薄膜的制备摘要：本文主要介绍了多晶硅薄膜制备工艺，阐述了具体的工艺流程，从低压化学气相沉积(LPCVD)，准分子激光晶化(ELA)，固相晶化（SPC）快速热退火(RTA)，等离子体增强化学反应气相沉积(PECVD等，进行详细说明。关键词：低压化学气相沉积(LPCVD)；准分子激光晶化(ELA)；快速热退火(RTA)等离子体增强化学反应气相沉积(PECVD) 引言多晶硅薄膜材料同时具有单晶硅材料的高迁移率及非晶硅材料的可大面积、低成本制备的优点。因此，对于多晶硅薄膜材料的研究越来越引起人们的关注，多晶硅薄膜的制备工艺可分为两大类：一类是高温工艺，制备过程中温度高于600℃,衬底使用昂贵的石英，但制备工艺较简单。另一类是低温工艺，整个加工工艺温度低于600℃，可用廉价玻璃作衬底，因此可以大面积制作，但是制备工艺较复杂。 1薄膜集成电路的概述

在同一个基片上用蒸发、溅射、电镀等薄膜工艺制成无源网路,并组装上分立微型元件、器件,外加封装而成的混合集成电路。所装的分立微型元件、器件，可以是微元件、半导体芯片或单片集成电路。 2物理气相沉积-蒸发物质的热蒸发利用物质高温下的蒸发现象，可制备各种薄膜材料。与溅射法相比，蒸发法显著特点之一是在较高的真空度条件下，不仅蒸发出来的物质原子或分子具有较长的平均自由程，可以直接沉积到衬底表面上，且可确保所制备的薄膜具有较高纯度。 3 等离子体辅助化学气相沉积--PECVD

传统的CVD技术依赖于较高的衬底温度实现气相物质间的化学反应与薄膜沉积。PECVD在低压化学气相沉积进行的同时，利用辉光放电等离子体对沉积过程施加影响。促进反应、降低温度。降低温度避免薄膜与衬底间不必要的扩散与化学反应；避免薄膜或衬底材料结构变化与性能恶化；避免薄膜与衬底中出现较大的热应力等。 4低压化学气相沉积(LPCVD)

第三代半导体面-SiC(碳化硅)器件及其应用

第三代半导体面-SiC(碳化硅)器件及其应用作为一种新型的半导体材料，SiC以其优良的物理化学特性和电特性成为制造短波长光电子器件、高温器件、抗辐照器件和大功率／高额电子器件最重要的半导体材料．特别是在极端条件和恶劣条件下应用时，SiC器件的特性远远超过了Si器件和GaAs器件．因此，SiC器件和各类传感器已逐步成为关键器件之一，发挥着越来超重要的作用．从20世纪80年代起，特别是1989年第一种SiC衬底圆片进入市场以来，SiC器件和电路获得了快速的发展．在某些领域，如发光二极管、高频大功率和高电压器件等，SiC器件已经得到较广泛的商业应用．发展迅速．经过近10年的发展，目前SiC器件工艺已经可以制造商用器件．以Cree为代表的一批公司已经开始提供SiC器件的商业产品．国内的研究所和高校在SiC材料生长和器件制造工艺方面也取得厂可喜的成果．虽然SiC材料具有非常优越的物理化学特性，而且SiC器件工艺也不断成熟，然而目前SiC器件和电路的性能不够优越．除了SiC材料和器件工艺需要不断提高外．更多的努力应该放在如何通过优化S5C器件结构或者提出新型的器件结构以发挥SiC材料的优势方面． 1 SiC分立器件的研究现状目前．SiC器件的研究主要以分立器件为主．对于每一种器件结构，共最初的研究部是将相应的Si或者GaAs器件结构简单地移植到SiC上，而没有进行器件结构的优化．由于SiC的本征氧化层和Si相同，均为SiO2，这意味着大多数Si器件特别是M帕型器件都能够在Si C上制造出来．尽管只是简单的移植，可是得到的一些器件已经获得了令人满意的结果，而且部分器件已经进入厂市场．S iC光电器件，尤其是蓝光发光二极管在20世纪90年代初期已经进入市场，它是第一种大批量商业生产的SiC器件．日前高电压SiC肖特基二极管、SiC射频功率晶体管以及SiC M OSFET和MESFET等也已经有商业产品．当然所有这些SiC产品的性能还远没有发挥SiC 材料的超强特性，更强功能和性能的SiC器件还有待研究与开发．这种简单的移植往往不能完全发挥SiC材料的优势．即使在SiC器件的一些优势领域．最初制造出来的SiC器件有些还不能和相应的Si或者CaAs器件的性能相比．为了能够更好地将SiC材料特性的优势转化为SiC器件的优势，目前正在研究如何对器件的制造工艺与器件结构进行优化或者开发新结构和新工艺以提高SiC器件的功能和性能．1．1 SiC肖特基二极管肖特基二极管在高速集成电路、微波技术等许多领域有重要的应用．由于肖特基二极管的制造工艺相对比较简单，所以对SiC肖特基二极管的研究较为成熟．普渡大学最近制造出了阻断电压高达4．9kV的4H-SiC肖特基二极管，特征导通电阻为43mΩ?c㎡，这是目前SiC 肖特基二极管的最高水平．通常限制肖特基二极管阻断电压的主要因素是金—半肖特基接触边沿处的电场集中．所以提高肖特基二极管阻断电压的主要方法就是采用不同的边沿阻断结构以减弱边沿处的电场集中．最常采用的边沿阻断结构有3种：深槽阻断、介质阻断和pn结阻断．普放大学采用的方法是硼注入pn结阻断结构，所选用的肖特基接触金属有Ni，Ti．2000年4月Cree和K ansai联合研制出一只击穿电压高达12．3kV的SiC整流器，主要采用了新的外延工艺和改进的器件设计．该器件具有很低的导通电阻，正向导通电压只有4.9 V ,电流密度高，可以达到100A／c㎡，是同类Si器件的5倍多. 1.2 SiC功率器件由于SIC的击穿电场强度大约为Si的8倍．所以SiC功率器件的特征导通电阻可以做得小到相应Si器件的1/400．常见的功率器件有功率MOSFET、IGBT以及多种MOS控制闸流管等．为了提高器件阻断电压和降低导通电阻，许多优化的器件结构已经被使用．表1给出了已报道的最好的SiC功率MOSFET器件的性能数据Si功率MOSFET的功率优值的理论极限

碳化硅主要用途__碳化硅用于耐火材料时特性

碳化硅主要用途__碳化硅用于耐火材料时特性碳化硅主要用途是什么呢？碳化硅用于耐火材料时有哪些特性呢？碳化硅又名金刚砂,包括黑碳化硅和绿碳化硅，其中：黑碳化硅是以石英砂,石油焦和硅石为主要原料,通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,性脆而锋利。绿碳化硅是以石油焦和硅石为主要原料,添加食盐作为添加剂，通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉。那么碳化硅的主要用途有哪些? 【碳化硅主要用途】一、磨料--主要是因为碳化硅具有很高的硬度，化学稳定性和一定的韧性，所以碳化硅能用于制造固结磨具、涂附磨具和自由研磨，从而来加工玻璃、陶瓷、石材、铸铁及某些非铁金属、硬质合金、钛合金、高速钢刀具和砂轮等。二、耐火材料和耐腐蚀材料---主要是因为碳化硅具有高熔点(分解度)、化学惰性和抗热振性，所以碳化硅能用于磨具、陶瓷制品烧成窑炉中用的棚板和匣钵、炼锌工业竖缸蒸馏炉用的碳化硅砖、铝电解槽衬、坩锅、小件炉材等多种碳化硅陶瓷制品。三、化工--因为碳化硅可在溶融钢水中分解并和钢水中的离氧、金属氧化物反应生成一氧化碳和含硅炉渣。所以它可作为冶炼钢铁的净化剂，即用作炼钢的脱氧剂和铸铁组织改良剂。这一般使用低纯度的碳化硅，以降低成本。同时还可以作为制造四氯化硅的原料。四、电工--用作加热元件、非线性电阻元件和高半导体材料。加热元件如硅碳棒(适用于1100～1500℃工作的各种电炉)，非线性电阻元件，各式的避雷阀片。

五、其它--配制成远红外辐射涂料或制成碳化硅硅板用远红外辐射干燥器中。【碳化硅用于耐火材料时特性】 1、还原气氛下使用温度一般可达1760℃; 2、抗热震性能好，能承受温度急剧变化，防止炉衬出现裂纹或断裂 3、因热态强度高，中高温条件时可承受一定应力，可作为结构材料 4、耐磨性能好，在一定温度下，可作为耐磨衬体 5、能耐受一定熔渣或热态金属，包括碱金属熔液的侵蚀和渗透 6、可承受一些炉气的作用，能用于气氛炉。其中，碳化硅应用于耐火材料的关键技术有以下四种方式： 1、氧化物结合：以硅酸铝、二氧化硅等为结合剂; 2、氮化物结合：氮化硅、氧氮化硅和赛隆结合; 3、自结合：按碳化硅的当量比例加入石墨和金属硅，高温下反应生成;

三种LED衬底比较

对于制作LED芯片来说，衬底材料的选用是首要考虑的问题。应该采用哪种合适的衬底，需要根据设备和LED器件的要求进行选择。目前市面上一般有三种材料可作为衬底： ·蓝宝石（Al2O3） ·硅 (Si) 碳化硅（SiC）[/url] 蓝宝石衬底通常，GaN基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。图1示例了使用蓝宝石衬底做成的LED芯片。图1 蓝宝石作为衬底的LED芯片

使用蓝宝石作为衬底也存在一些问题，例如晶格失配和热应力失配，这会在外延层中产生大量缺陷，同时给后续的器件加工工艺造成困难。蓝宝石是一种绝缘体，常温下的电阻率大于1011Ω·cm，在这种情况下无法制作垂直结构的器件；通常只在外延层上表面制作n型和p型电极（如图1所示）。在上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减少，同时增加了器件制造中的光刻和刻蚀工艺过程，结果使材料利用率降低、成本增加。由于P型GaN掺杂困难，当前普遍采用在p型GaN上制备金属透明电极的方法，使电流扩散，以达到均匀发光的目的。但是金属透明电极一般要吸收约30%~40%的光，同时GaN基材料的化学性能稳定、机械强度较高，不容易对其进行刻蚀，因此在刻蚀过程中需要较好的设备，这将会增加生产成本。蓝宝石的硬度非常高，在自然材料中其硬度仅次于金刚石，但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割（从400nm减到100nm左右）。添置完成减薄和切割工艺的设备又要增加一笔较大的投资。蓝宝石的导热性能不是很好（在100℃约为25W/（m·K））。因此在使用LED器件时，会传导出大量的热量；特别是对面积较大的大功率器件，导热性能是一个非常重要的考虑因素。为了克服以上困难，很多人试图将GaN光电器件直接生长在硅衬底上，从而改善导热和导电性能。硅衬底目前有部分LED芯片采用硅衬底。硅衬底的芯片电极可采用两种接触方式，分别是L接触（Laterial-contact ,水平接触）和 V接触（Vertical-contact，垂直接触），以下简称为L型电极和V 型电极。通过这两种接触方式，LED芯片内部的电流可以是横向流动的，也可以是纵向流动的。由于电流可以纵向流动，因此增大了LED的发光面积，从而提高了LED的出光效率。因为硅是热的良导体，所以器件的导热性能可以明显改善，从而延长了器件的寿命。碳化硅衬底碳化硅衬底（美国的CREE公司专门采用SiC材料作为衬底）的LED芯片电极是L型电极，电流是纵向流动的。采用这种衬底制作的器件的导电和导热性能都非常好，有利于做成面积较大的大功率器件。采用碳化硅衬底的LED芯片如图2所示。

SiC功率半导体器件技术发展现状及市场前景

SiC功率半导体器件技术发展现状及市场前景近年来，Si功率器件结构设计和制造工艺日趋完善，已经接近其材料特性决定的理论极限，依靠Si器件继续完善来提高装置与系统性能的潜力十分有限。本文首先介绍了SiC功率半导体器件技术发展现状及市场前景，其次阐述了SiC功率器件发展中存在的问题，最后介绍了SiC功率半导体器件的突破。 SiC功率半导体器件技术发展现状1、碳化硅功率二极管碳化硅功率二极管有三种类型：肖特基二极管（SBD）、PiN二极管和结势垒控制肖特基二极管（JBS）。由于存在肖特基势垒，SBD具有较低的结势垒高度。因此，SBD具有低正向电压的优势。SiC SBD的出现将SBD的应用范围从250 V提高到了1200 V。同时，其高温特性好，从室温到由管壳限定的175℃，反向漏电流几乎没有增加。在3 kV以上的整流器应用领域，SiC PiN和SiC JBS二极管由于比Si整流器具有更高的击穿电压、更快的开关速度以及更小的体积和更轻的重量而备受关注。 2、单极型功率晶体管，碳化硅功率MOSFET器件硅功率MOSFET器件具有理想的栅极电阻、高速的开关性能、低导通电阻和高稳定性。在300V以下的功率器件领域，是首选的器件。有文献报道已成功研制出阻断电压10 kV 的SiC MOSFET。研究人员认为，碳化硅MOSFET器件在3kV～5 kV领域将占据优势地位。尽管遇到了不少困难，具有较大的电压电流能力的碳化硅MOSFET器件的研发还是取得了显著进展。另外，有报道介绍，碳化硅MOSFET栅氧层的可靠性已得到明显提高。在350℃条件下有良好的可靠性。这些研究结果表明栅氧层将有希望不再是碳化硅MOSFET的一个显著的问题。 3、碳化硅绝缘栅双极晶体管（SiC BJT、SiC IGBT）和碳化硅晶闸管（SiC Thyristor）最近报道了阻断电压12kV的碳化硅P型IGBT器件，并具有良好的正向电流能力。碳化硅IGBT器件的导通电阻可以与单极的碳化硅功率器件相比。与Si双极型晶体管相比，SiC 双极型晶体管具有低20～50倍的开关损耗以及更低的导通压降。SiC BJT主要分为外延发

碳化硅主要的四大应用领域

碳化硅硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能，是耐磨管道、叶轮、泵室、旋流器、矿斗内衬的理想材料，具耐磨性能是铸铁，橡胶使用寿命的5-20倍，也是航空飞行跑道的理想材料之一。碳化硅主要有四大应用领域，即：功能陶瓷、耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅粗料已能大量供应，不能算高新技术产品，而技术含量极高的纳米级碳化硅粉体的应用短时间不可能形成规模经济。（碳化硅-图片） 1、作为磨料，可用来做磨具，如油石、磨头、砂瓦类等。 2、作为冶金脱氧剂和耐高温材料。 3、高纯度的单晶，可用于制造半导体、制造碳化硅纤维。主要用途:用于3-12英寸单晶硅、多晶硅、砷化钾、石英晶体等线切割。太阳能光伏产业、半导体产业、压电晶体产业工程性加工材料。用于半导体、避雷针、电路元件、高温应用、紫外光侦检器、结构材料、天文、碟刹、离合器、柴油微粒滤清器、细丝高温计、陶瓷薄膜、裁切工具、加热元件、核燃料、珠宝、钢、护具、触媒担体等领域。折叠磨料磨具

主要用于制作砂轮、砂纸、砂带、油石、磨块、磨头、研磨膏及光伏产品中单晶硅、多晶硅和电子行业的压电晶体等方面的研磨、抛光等。折叠化工折叠"三耐"材料利用碳化硅具有耐腐蚀、耐高温、强度大、导热性能良好、抗冲击等特性，碳化硅一方面可用于各种冶炼炉衬、高温炉窑构件、碳化硅板、衬板、支撑件、匣钵、碳化硅坩埚等。另一方面可用于有色金属冶炼工业的高温间接加热材料，如竖罐蒸馏炉、精馏炉塔盘、铝电解槽、铜熔化炉内衬、锌粉炉用弧型板、热电偶保护管等;用于制作耐磨、耐蚀、耐高温等碳化硅陶瓷材料;还可以制做火箭喷管、燃气轮机叶片等。此外，碳化硅也是高速公路、##飞机跑道太阳能热水器等的理想材料之一。（碳化硅-图片）折叠有色金属利用碳化硅具有耐高温，强度大，导热性能良好，抗冲击，作高温间接加热材料，如坚罐蒸馏炉，精

第三代半导体材料碳化硅

第三代半导体材料碳化硅一、第三代半导体发展简述半导体产业的基石是芯片。制作芯片的核心材料按照历史进程分为三代：第一代半导体材料（主要为目前广泛使用的高纯度硅）、第二代化合物半导体材料（砷化镓、磷化铟）、第三代化合物半导体材料（碳化硅、氮化镓）。第三代半导体材料也称为禁带半导体材料，是指禁带宽度在2.3eV（电子伏特）及以上的半导体材料（硅的禁带宽度为1.12eV），其中较为典型的和成熟的包括碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等，其余包括氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）等的研究尚处于起步阶段。第三代半导体材料在禁带宽度、热导率、介电常数、电子漂移速度方面的特性使其适合制作高频、高功率、高温、抗辐射、高密度集成电路；其在禁带宽度方面的特性使其适合制作发光器件或光探测器等。 5G基站射频器件对高频材料的需求，以及功率器件正向着大功率化、高频化、集成化方向发展的趋势凸显出了第三代半导体材料的重要性及广阔前景。而该领域基本由美日企业主导，我国相对薄弱，研发仍主要集中于军工领域。国家战略新兴产业政策中多次提到以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体器件，随着国内多家企业开始重视该领

域，积极布局相关项目，我国的第三代半导体材料及器件有望实现较快发展。二、第三代半导体---碳化硅概述碳化硅是第三代化合物半导体材料的，具有优越的物理性能：高禁带宽度（对应高击穿电场和高功率密度）、高电导率、高热导率。半导体芯片分为集成电路和分立器件，但不论是集成电路还是分立器件，基本结构都可以划分为“衬底—外延—器件”结构。碳化硅在半导体中存在的主要形式是作为衬底材料。图：碳化硅晶片产业链

碳化硅的应用

碳化硅碳化硅，又称为金钢砂或耐火砂，英文名Silicon Carbide，分子式SiC。纯碳化硅是无色透明的晶体。工业碳化硅因所含杂质的种类和含量不同，而呈浅黄、绿、蓝乃至黑色，透明度随其纯度不同而异。碳化硅晶体结构分为六方或菱面体的α-SiC和立方体的β-SiC(称立方碳化硅)。α-SiC由于其晶体结构中碳和硅原子的堆垛序列不同而构成许多不同变体，已发现70余种。β-SiC于2100℃以上时转变为α-SiC。绿色至蓝黑色。介电常数7。硬度9Mobs。A-是半导体。迁移率(300 K), cm2 / (VS),400电子和50空穴，谱带间隙eV，303(0 K)和2.996(300 K)；有效质量0.60电子和1.00空穴，电导性，耐高温氧化性能。相对密度3.16。熔点2830℃。导热系数(500℃)22. 5 , (1000℃)23.7 W / (m2K)。热膨胀系数：线性至100℃：5.2×10-6/ ℃，不溶于水、醇；溶于熔融碱金属氢氧化物。碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成。目前我国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种，均为六方晶体，比重为3.20～3.25，显微硬度为2840～3320kg/mm2。碳化硅为晶体，硬度高，切削能力较强，化学性能力稳定，导热性能好。黑碳化硅是以石英砂，石油焦和优质硅石为主要原料,通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,性脆而锋利。绿碳化硅是以石油焦和优质硅石为主要原料,添加食盐作为添加剂，通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间，机械强度高于刚玉。常用的碳化硅磨料有两种不同的晶体，一种是绿碳化硅，含SiC 97%以上，主要用于磨硬质含金工具。另一种是黑碳化硅，有金属光泽，含SiC 95%以上，强度比绿碳化硅大，但硬度较低，主要用于磨铸铁和非金属材料。碳化硅的用途是十分广泛的，目前主要是用作磨料和耐火材料，这两项用途占了碳化硅产量中的大部分。通常磨料用的颗粒粒级很窄，反之耐火材料不同。下面分几个方面介绍碳化处的主要用途。一、磨料由于碳化硅具有很高的硬度、化学稳定性和一定的韧性，所以是一种用途很广的磨料，可用以制造砂轮、油石、涂附磨具或自由研磨。它主要是用于研磨玻璃、陶瓷、石材等非金属材料、铸铁及某些非铁金属，它与这些材料之间的反应性很弱。由于它是普通废料中硬度最高的材料，所以包常用以加工硬质合金、钛合金、高速钢刀具等难磨材料及修正砂轮用。碳化硅硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能，是耐磨管道、叶轮、泵室、旋流器，矿斗内衬的理想材料，其耐磨性能是铸铁、橡胶使用寿命的5~20倍，也是航空飞行跑道的理想材料之一。其中黑色碳化硅和绿色碳化硅的应用也有所差别。黑碳化硅制成的磨具，多用于切割和研磨抗张强度低的材队如玻璃、陶瓷、石料和耐火物氯同时也用于铸铁零件和有色金属材料的磨削。绿碳化硅制成的磨具，多用于硬质合金、钦合金、光学玻璃的磨削，同时也用于缸缸和高速钢刀具的精磨。由于其优良的耐磨性，碳化硅在冶金选矿行业中也有应用。参见《碳化硅在选矿工艺中的应用》。二、耐火材料和耐腐蚀材料这一用途是由于它的高熔点(分解温度)、化学惰性和抗热震性。日前生产碳化硅耐火材料的主要方法包括压制和烧结碳化硅、压制和再结晶碳化硅、浇注和再结晶碳化硅、碳化硅

电子封装中的铝碳化硅及其应用

电子封装中的铝碳化硅及其应用 1 引言铝碳化硅AlSiC（有的文献英文所略语写为SiCp/Al或Al/SiC、SiC/Al）是一种颗粒增强金属基复合材料，采用Al合金作基体，按设计要求，以一定形式、比例和分布状态，用SiC颗粒作增强体，构成有明显界面的多组相复合材料，兼具单一金属不具备的综合优越性能。AlSiC研发较早，理论描述较为完善，有品种率先实现电子封装材料的规模产业化，满足半导体芯片集成度沿摩尔定律提高导致芯片发热量急剧升高、使用寿命下降以及电子封装的"轻薄微小"的发展需求。尤其在航空航天、微波集成电路、功率模块、军用射频系统芯片等封装分析作用极为凸现，成为封装材料应用开发的重要趋势。 2 封装AlSiC特性封装金属材料用作支撑和保护半导体芯片的金属底座与外壳，混合集成电路HIC的基片、底板、外壳，构成导热性能最好，总耗散功率提高到数十瓦，全气密封性，坚固牢靠的封装结构，为芯片、HIC提供一个高可靠稳定的工作环境，具体材料性能是个首选关键问题。在长期使用中，许多封装尺寸、外形都已经标准化、系统化，存在的主要缺陷是无法适应高性能芯片封装要求。例如，Kovar（一种Fe-Co-Vi合金）和Invar（一种Fe-Ni合金）的CTE低，与芯片材料相近，但其K值差、密度高、刚度低，无法全面满足电子封装小型化、高密度、热量易散发的应用需求合金是由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素所组成的金属材料，具有其综合的优势性能。随之发展的Mo80 Cu20、Cu/Invar/Cu、Cu/Mo/Cu等合金在热传导方面优于Kovar，但期比重大于Kovar，仍不适合用作航空航天所需轻质的器件封装材料。常用金属封装材料与CaAs的微波器件封装需求存在性能上的差距，使得研发一种新型轻质金属封装材料，满足航空航天用器件封装成为急需，引发相关部门调试重视。经过近些年来的深入研究，AlSiC取得产业化进展，相继推动高硅铝合金Si/Al实用化进程，表2示出其主要性能与常用封装材料的对比。将SiC与Al合金按一定比例和工艺结合成AlSiC后，可克服目前金属封装材料的不足，

第三代半导体面 SiC 碳化硅器件及其应用

单的移植，可是得到的一些器件已经获得了令人满意的结果，而且部分器件已经进入厂市场．S iC光电器件，尤其是蓝光发光二极管在20世纪90年代初期已经进入市场，它是第一种大批量商业生产的SiC器件．日前高电压SiC肖特基二极管、Si C射频功率晶体管以及SiC MOSFET和MESFET等也已经有商业产品．当然所有这些SiC产品的性能还远没有发挥SiC材料的超强特性，更强功能和性能的SiC器件还有待研究与开发．这种简单的移植往往不能完全发挥SiC材料的优势．即使在SiC器件的一些优势领域．最初制造出来的SiC器件有些还不能和相应的Si或者CaAs器件的性能相比．为了能够更好地将SiC材料特性的优势转化为SiC器件的优势，目前正在研究如何对器件的制造工艺与器件结构进行优化或者开发新结构和新工艺以提高SiC器件的功能和性能． 1．1 SiC肖特基二极管肖特基二极管在高速集成电路、微波技术等许多领域有重要的应用．由于肖特基二极管的制造工艺相对比较简单，所以对SiC肖特基二极管的研究较为成熟．普渡大学最近制造出了阻断电压高达4．9kV的4H-SiC肖特基二极管，特征导通电阻为43mΩ?c㎡，这是目前SiC肖特基二极管的最高水平．通常限制肖特基二极管阻断电压的主要因素是金—半肖特基接触边沿处的电场集中．所以提高肖特基二极管阻断电压的主要方法就是采用不同的边沿阻断结构以减弱边沿处的电场集中．最常采用的边沿阻断结构有3种：深槽阻断、介质阻断和pn结阻断．普放大学采用的方法是硼注入pn结阻断结构，所选用的肖特基接触金属有Ni，Ti．2000年4月Cree和Kansai联合研制

铝碳化硅

铝碳化硅（Al/SiCp）系第三代电子封装材料，这种SiC颗粒增强铝基复合材料具有的高比强度、高比模量、耐磨损及抗腐蚀性等优良的性能使得其在航空、航天、医疗、汽车等领域获得了广泛的应用前景，也使得其制备、加工以及应用成为当今世界科技发展的一个研究热点。增强体颗粒SiC比常用的刀具如高速钢刀具和硬质合金钢刀具的硬度高, 在机械加工过程中能引起剧烈的刀具磨损, 因此,复合材料的难加工性和昂贵的加工成本限制了铝基碳化硅复合材料的广泛应用。目前, 在进一步扩大铝基碳化硅复合材料的应用方面, 材料的切削加工是最重要的研究课题之一。随着SiCp/Al复合材料在航空、航天等领域应用的不断增加，出现了越来越多的带有直线、曲线形状的深窄沟槽、小尺寸孔、螺纹且需要对它们进行精密加工的零件。如何突破这种难加工材料的加工工艺方法，有效的降低其加工成本，使其得到广泛的应用，对我国国防事业有着重要意义。基于当前世界的机械制造水平，我国有部分科研院所针对这个课题作了部分研究，人们尝试了多种加工方法：有金刚石刀具高速加工、金刚石砂轮进行高效磨削、电火花加工、激光加工、超声振动切削加工等等。这么多的方法总而言之，各有利弊，铝碳化硅材料的加工工艺方法还处于摸索总结阶段。我公司于2009年启动该项目，经过不断地摸索实验与总结，已经取得了一系列研究成果，促进了SiCp/Al复合材料加工技术的发展和应用。我们认为采用金刚石刀具高速切削和采用金刚石砂轮进行高效磨削以及结合电火花加工能有效的保证设计尺寸精度要求。但是，要有效的降低其加工成本还有很多的路要走。其加工制造的瓶颈主要有三点： 1.高精度、高转速、高效率的切削机床。这是实现铝碳化硅复合材料高效加工的根本，是金刚石刀具高速加工及金刚石砂轮高效磨削的前提条件。 2.金刚石刀具及金刚石砂轮的制造。如何提高金刚石刀具及金刚石砂轮的使用寿命，降低其制造成本，实际上也就决定了铝碳化硅复合材料的加工成本。 3.切削参数。合理的切削参数能有效的保护机床和刀具，提高加工效率。针对以上三点，在十二五期间，我们计划再用2年时间解决。首先机床在资金允许的前提下，购买国内外满足使用性能的机床；进一步加大对金刚石刀具的制造和再次刃磨研究；进一步改进电镀金刚石砂轮和钎焊金刚石砂轮的研究；加强对切削参数的优化与总结。同时也进一步展开对其他工艺方法的研究。

三代半导体之碳化硅

半导体也分代？三代半导体之碳化硅。三代半导体是什么？？？随着半导体逐渐进入人们的视野时至今日半导体材料家族也在逐渐扩大现在的半导体迭代也已经到了第三代第三代半导体以碳化硅以及氮化镓为代表可应用在更高阶的高压功率元件以及高频通讯元件领域：例如高温、高频、抗辐射、大功率器件等等~

第三代半导体的优势在哪里呢？ —比导通电阻是硅器件的近千分之一（在相同的电压/电流等级），可以大大降低器件的导通损耗； —开关频率是硅器件的20倍，可以大大减小电路中储能元件的体积，从而成倍地减小设备体积，减少贵重金属等材料的消耗； —理论上可以在600 ℃以上的高温环境下工作，并有抗辐射的优势，可以大大提高系统的可靠性，在能源转换领域具有巨大的技术优势和应用价值。第三代半导体器件如今的应用领域非常广泛智能电网、电动汽车、轨道交通、新能源并网、开关电源、工业电机以及家用电器等领域得到应用，并展现出良好的发展前景，可以说全球正在逐渐进入第三代半导体时代。

而就第三代半导体来说：碳化硅是目前发展最成熟的半导体材料，氮化镓紧随其后，金刚石、氮化铝和氧化镓等也成为国际前沿研究热点。以下将通过一个系列3篇分别介绍当前的发展状况。既然提到了成熟的碳化硅那么我们就来聊一聊这个碳化硅是什么碳化硅又名碳硅石、金刚砂，是一种无机物，化学式为SiC，是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生产绿色碳化硅时需要加食盐）等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石。在C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用最广泛、最经济的一种，可以称为金钢砂或耐火砂。

新一代宽带隙SiC衬底材料现状与发展趋势

新一代宽带隙SiC衬底材料现状与发展趋势 (1)SiC衬底材料发展趋势我们知道，衬底材料的品质决定了功率器件的成本及其特性。当前，SiC 衬底材料呈现出尺寸不断增大、品质不断提高、价格不断下降的趋势。随着SiC功率半导体器件实用化的研发，SiC衬底材料的需求量也在不断扩大，2006年SiC单晶衬底的市场规模为40亿日元。日本矢野经济研究所预计：使用Si 的高压分离器件将被SiC器件所取代，并预测SiC单晶衬底的市场规模2010年达到105亿日元，2015年将达到300亿日元，增大近3倍。 SiC衬底材料品质的提高主要体现在SiC衬底缺陷的不断减少方面，尤其是危害SiC功率器件的微管缺陷的不断减少，如制造难度相对较高的4英寸SiC衬底，已出现"零"微管的现象，且多家企业均有报道，其中代表性的企业还是美国Cree研究公司。价格的下降原因主要是衬底厂商数量的不断增加。以前SiC单晶衬底的主要供应厂商是美国Cree，SiC衬底价格一直居高不下，尤其是Cree一直垄断着高品质的功率器件用SiC衬底，其市场份额高达85~90%。近几年来，德国SiCrystal公司、日本新日本制铁公司和美国II-VI公司是继美国Cree公司之后迅速发展起来的SiC衬底供应商，随着其产量的不断提升，有望出现竞争格局。另外，中国的天科也开始供应SiC衬底材料，报道称"中国厂商开始涉足底板业务。这将加快SiC底板价格的下降"。据2010年日经报道：主流的3英寸SiC衬底价格为7万日元左右，而2009年约为10万日元，下降幅度达到30%。无微管的4英寸SiC衬底价格在5000美元左右(实际上销售价格高达70000元人民币)。对于需求量大、微管密度小于5个/cm2的4英寸衬底，未来普及价格不高于1000美元。 (2)国际上从事SiC衬底业务的厂商

第三代半导体材料发展面临的机遇和挑战

第三代半导体材料发展面临的机遇和挑战半导体材料是半导体产业发展的基础，20世纪30年代才被科学界所认可。随着半导体产业的发展，半导体材料也从一代、二代发展到现在的第三代，本文着重分析第三代半导体材料的特性、应用，以及我国第三代半导体材料发展面临的机遇和挑战。作为一种20世纪30年代才被科学界所认可的材料—半导体，其实它的定义也很简单。众所周知，物资存在的形式多种多样，固体、液体、气体、等离子体等，其中导电性差或不好的材料，称为绝缘体；反之，导电性好的称为导体。因此，半导体是介于导体和绝缘体之间的材料。半导体的基本化学特征在于原子间存在饱和的共价键。作为共价键特征的典型是在晶格结构上表现为四面体结构,所以典型的半导体材料具有金刚石或闪锌矿(ZnS)的结构。由于地球的矿藏多半是化合物，所以最早得到利用的半导体材料都是化合物,例如方铅矿(PbS)很早就用于无线电检波，氧化亚铜(Cu2O)用作固体整流器，闪锌矿(ZnS)是熟知的固体发光材料，碳化硅(SiC)的整流检波作用也较早被利用。硒(Se)是最早发现并被利用的元素半导体，曾是固体整流器和光电池的重要材料。元素半导体锗（Ge）放大作用的发现开辟了半导体历史新的一页，从此电子设备开始实现晶体管化。中国的半导体研究和生产是从1957年首次制备出高纯度(99.999999%～99.9999999%) 的锗开始的。采用元素半导体硅（Si）以后，不仅使晶体管的类型和品种增加、性能提高，而且迎来了大规模和超大规模集成电路的时代。以砷化镓(GaAs)为代表的Ⅲ－Ⅴ族化合物的发现促进了微波器件和光电器件的迅速发展。随着半导体产业的发展，半导体材料也在逐渐发生变化，迄今为止，半导体材料大致经历了三代变革。现在跟随芯师爷，一起去看看第一代半导体材料。 1、第一代半导体材料第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗（Ge）元素半导体。它们是半导体分立器件、集

碳化硅颗粒增强铝基复合材料

碳化硅颗粒增强铝基复合材料碳化硅颗粒增强铝基复合材料, 是目前普遍公认的最有竞争力的金属基复合材料品种之一。尽管其力学性能尤其是强度难与连续纤维复合材料相匹敌, 但它却有着极为显著的低成本优势, 而且相比之下制备难度小、制备方法也最为灵活多样, 并可以采用传统的冶金工艺设备进行二次加工, 因此易于实现批量生产。冷战结束后的20 世纪90 年代, 由于各国对国防工业投资力度的减小, 即使是航空航天等高技术领域, 也越来越难以接受成本居高不下的纤维增强铝基复合材料。于是, 颗粒增强铝基复合材料又重新得到普遍关注。特别是最近几年来, 它作为关键性承载构件终于在先进飞机上找到了出路, 且应用前景日趋看好, 进而使得其研究开发工作也再度升温。碳化硅颗粒增强铝基复合材料主要由机械加工和热处理再结合其的性质采用一定的方法制造。如铸造法、粘晶法和液相和固相重叠法等。碳化硅颗粒增强铝基复合材料碳化硅和颗粒状的铝复合而成，其中碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成，再和增强颗粒铝复合而成，增强颗粒铝在基体中的分布状态直接影响到铝基复合材料的综合性能,能否使增强颗粒均匀分散在熔液中是能否成功制备铝基复合材料的关键,也是制备颗粒增强铝基复合材料的难点所在。纳米碳化硅颗粒分布的均匀与否与颗粒的大小、颗粒的密度、添加颗粒的体积分数、熔体的粘度、搅拌的方式和搅拌的速度等因素有关。纳米颗粒铝

的分散的物理方法主要有机械搅拌法、超声波分散法和高能处理法。对复合材料铸态组织的金相分析表明，碳化硅复合材料挤压棒实物照片颗粒在宏观上分布均匀，但在高倍率下观察，可发其余代表不同粒度、含量的复台材料现SiC颗粒主要分布在树枝问和最后凝固的液相区，同时也有部分SiC颗粒存在于初生晶内部，即被初生晶所吞陷。从凝固理论分析，颗粒在固液界面前沿的行为与凝固速度、界面前沿的温度梯度及界面能的大小有很大关系，由于对SiC颗粒的预处理有效地改善了它与基体合金的润湿性，且在加入半固态台金浆料之前的预热温度大大低于此时的合金温度，故而部分SiC颗粒就可能直接作为凝固的核心而存在于部分初生晶的内部，但是太多数SiC在枝晶相汇处或最后凝固的液相中富集，这便形成了上述的组织形貌。金属中弥敷分布的铝对金属中的品界运动，位错组态及位错运动都有响．纳米碳化硅颗粒增强复合材料具有细小而均匀的组织其原因应该是细小而均匀分布的纳米颗粒高教率地占据空间，颗粒间距较小．有效地控制晶粒的长大；微米碳化硅颗粒增强复台材料中．颗粒尺寸较大，它在空间的分布间距也较大，由于基体热膨胀系数的差异而引起的局部应力也越大，造成了颗粒附近与远离颗粒处基体状态的差异．这种差异是造成微米颗粒增强复合材料组织不均匀的原因。碳化硅颗粒增强铝基复合材料的航空航天工程应用；1、在惯导系统中的潜在应用；在我国自行研制的诸多型号机载、弹载惯性导航系统中, 不同程度地存在着现用的铸造铝合金结构件比刚度不足、热