碳化硅电子器件发展分析
SiC功率半导体器件的优势和发展前景

SiC功率半导体器件的优势和发展前景SiC(碳化硅)功率半导体器件是一种新兴的半导体材料,具有许多优势和广阔的发展前景。
以下是SiC功率半导体器件的优势和发展前景。
1.高温工作能力:与传统的硅功率半导体器件相比,SiC器件能够在高温环境下工作,其工作温度可达到300摄氏度以上。
这使得SiC器件在航空航天、军事装备和汽车等应用领域具有巨大的潜力。
2.高电压耐受能力:SiC器件具有更高的击穿电场强度和较低的导通电阻,可以实现更高的电压耐受能力。
这使得SiC器件在高压和高电场应用中具有优势,如电力电子转换、电力传输和分配、电网充放电和电动车充电等。
3.高频特性:由于SiC材料的电子迁移率和终端速度较高,SiC器件具有优秀的高频特性。
这使得SiC器件在高频交流/直流转换器和射频功率放大器中具有广泛的应用。
4.低导通和开启损耗:SiC材料的电阻率较低,电流密度较大。
这导致SiC器件在导通过程中的能耗更低,进而减少了开关损耗。
相对于硅器件,SiC器件具有更高的效率和更小的温升。
这使得SiC器件在能源转换和电源管理领域具有潜在的应用前景。
5.小体积和轻量化:SiC器件的小体积和轻量化特性,使得其在高功率密度应用和紧凑空间条件下的应用更具优势。
这对于电动汽车、风力和太阳能发电系统、飞机和船舶等领域都有重要意义。
6.高可靠性和长寿命:由于SiC器件的抗辐射、抗高温、耐压击穿和抗电荷扩散等特性,它具有较高的可靠性和长寿命。
这对于军事装备、航空航天和核电等关键领域的应用具有重要意义。
SiC功率半导体器件的发展前景广阔。
随着科技的不断进步和物联网的快速发展,对于功率器件的要求愈发严苛。
在电力转换、能源管理和电动汽车等领域,对功率器件的需求将进一步增加,而SiC器件作为一种高温、高电压和高频特性都优异的功率半导体器件,将有望取代传统的硅器件,成为未来功率电子的主流。
此外,随着SiC材料的制备工艺和工艺技术的不断改进,SiC器件的成本也在逐渐下降。
SiC材料在电子器件中的发展利好

SiC材料在电子器件中的发展利好近年来,随着科技的不断进步,人们对电子器件的要求也越来越高。
而SiC(碳化硅)材料作为一种新兴的材料,在电子器件中的应用潜力巨大。
SiC材料具有高温耐受性、高能效、高电信号速度和强大耐辐射能力等优势,因此在电力电子、光电子、半导体等领域具有广阔的应用前景。
首先,SiC材料在电力电子领域的发展具有重大意义。
在传统的电力电子器件中,硅材料是主要的材料选择。
然而,硅在高温、高功率和高频率应用中表现出限制,这限制了电力电子系统的效率和可靠性。
SiC材料具有高熔点和高电子饱和流速,使其具有更好的导电性能,能够承受更高的温度和功率密度。
同时,SiC材料具有低互连阻抗和低开关损耗等特性,使得SiC基础的电力电子器件具有更高的效率和更小的体积。
因此,SiC材料在电力电子器件中的应用能够提高能源利用效率,降低能源消耗,推动清洁能源的发展。
其次,SiC材料在光电子领域有着广阔的应用前景。
在光电子器件中,SiC材料的物理特性使其成为优选的材料选择之一。
SiC材料具有宽能隙(约为3.26eV),能够在紫外到可见光范围内发射和检测光信号。
相较于其他材料,SiC材料的宽能隙使其对紫外线的敏感度更高,光吸收系数更大,因此SiC光电子器件具有更高的光谱区域覆盖范围和更高的量子效率。
此外,SiC材料表面的化学稳定性和耐腐蚀性能优越,使得SiC器件能够在恶劣环境下长期稳定工作。
因此,SiC材料在激光技术、探测器、光纤通信等领域有着广泛的应用。
另外,SiC材料在半导体领域也有着巨大的潜力。
半导体器件是现代电路中不可或缺的一部分,而SiC材料在制造高功率、高频率半导体器件方面具有独特的优势。
相较于传统的硅材料,SiC材料具有更高的击穿电场强度和电子饱和漂移速度,使得SiC半导体器件能够实现更高的电流密度和更高的工作频率。
此外,SiC材料的热导率较高,能够快速散热,提高器件的可靠性和稳定性。
由于这些优势,SiC材料在功率电子器件、射频器件和微波器件等领域有着广泛的应用前景。
碳化硅的现状及未来五至十年发展前景

碳化硅的现状及未来五至十年发展前景引言:在当今高科技行业中,碳化硅材料因其在高温、高频、高压和高功率等条件下的出色性能而备受追捧。
本文将重点介绍碳化硅的现状,并探讨其未来五至十年的发展前景。
1. 碳化硅的特性与应用:碳化硅是一种由碳素和硅原子构成的化合物,具有优异的热导性、耐高温性和耐化学腐蚀性能。
其宽带隙特性使得碳化硅材料在高温条件下具有低电阻率和高电场饱和速度,适用于电力电子器件、光电子器件、半导体材料等领域。
例如,碳化硅功率器件可用于电动车、太阳能逆变器和电网稳定器等领域,提高能源利用效率和系统可靠性。
2. 碳化硅产业的现状:目前,碳化硅材料产业已进入快速发展期。
全球范围内,日本、美国、欧洲和中国等国家和地区成为碳化硅产业的主要参与者。
在制备技术方面,包括化学气相沉积、热解法、热压法和反应烧结法等多种方法得到了广泛应用。
此外,碳化硅材料的制备也在不断优化,尤其是单晶碳化硅的大面积生长技术的突破,使得碳化硅材料的市场应用得以扩大。
3. 碳化硅产业的发展前景:未来五至十年,碳化硅产业有望进一步迎来快速发展。
首先,碳化硅材料具有良好的可控性和可复制性,有利于大规模商业化生产。
其次,碳化硅材料在新一代通信技术、新能源技术和新材料技术等领域具有广阔的应用前景。
特别是在5G通信技术、新能源汽车和工业自动化等领域,碳化硅材料将发挥重要作用。
此外,碳化硅材料的研发和应用也得到了政府和企业的大力支持,为产业的快速发展提供了有力保障。
结论:碳化硅作为一种有着广阔应用前景的材料,在高科技领域中扮演着越来越重要的角色。
未来五至十年,碳化硅产业有望迎来快速发展,推动高温、高频、高压和高功率领域的创新发展。
随着制备技术的不断完善和应用领域的扩大,碳化硅将成为推动高科技产业进步的重要力量。
中国碳化硅功率半导体产业运营现状及发展前景分析报告

中国碳化硅功率半导体产业运营现状及发展前景分析报告一、产业运营现状目前,中国碳化硅功率半导体产业已经形成了一定的规模,具备了较强的研发和生产能力。
随着国内厂商的不断涌现,中国已经成为全球碳化硅功率半导体产业的最大市场之一、在技术研发方面,中国企业在碳化硅功率半导体芯片设计、制造工艺和封装等方面取得了重要突破,形成了一些具有自主知识产权的核心技术。
在生产能力方面,中国企业已经建成了一系列的生产线,能够满足国内市场需求,并开始涉足国际市场。
此外,中国在碳化硅外延片和碳化硅单晶生长技术方面也有独特的优势,为产业发展提供了坚实的基础。
二、发展前景分析1.技术突破:中国的碳化硅功率半导体产业仍然存在与国际巨头的差距,未来需要继续在芯片设计、制造工艺和封装等方面进行技术突破。
国家政府应加大对产业的支持力度,加强科研机构和企业之间的合作,提升技术创新能力。
2.市场需求:随着我国电力系统和新能源领域的快速发展,碳化硅功率半导体的应用需求呈现出快速增长趋势。
特别是在电动汽车、光伏发电、风能转换和工业自动化等领域,碳化硅功率半导体有着广阔的市场空间。
因此,未来产业的发展前景十分乐观。
3.政策支持:中国政府高度重视碳化硅功率半导体产业的发展,出台了一系列政策和措施,鼓励企业加大研发投入,加速产业化进程。
例如,国家“千人计划”和“集成电路产业发展促进计划”等政策都对碳化硅功率半导体产业进行了明确的支持。
4.国际竞争:虽然中国在碳化硅功率半导体产业已经取得了一定的实力,但与国际巨头如美国的Cree和德国的Infineon相比,还存在一定的差距。
在国际市场上,中国企业需要在技术、品牌和服务等方面不断提升,并加强国际合作,以进一步扩大市场份额。
结论:中国碳化硅功率半导体产业正处于快速发展的阶段,取得了显著的成就,并展现出广阔的发展前景。
未来,企业应继续加强技术研发,提高产品品质,不断拓展市场,同时加强合作,提升国际竞争力,努力将中国打造成为碳化硅功率半导体产业的领军国家。
国内外碳化硅的研究和发展

国内外碳化硅的研究和发展碳化硅(Silicon Carbide, SiC)是一种具有广泛应用前景的先进材料,在电子、光电、能源和化工等多个领域都显示出了出色的性能和潜力。
研究和发展碳化硅材料,不仅有助于推动材料科学的进步,还能为未来高科技产业的发展提供核心支持。
在国内外,在碳化硅研究和发展方面已经取得了很多重要进展。
首先,碳化硅材料在电子技术领域具有广泛应用前景。
它具有高电子迁移率、高电场饱和漂移速度等优异电子性能,可用于制备高频、高功率的半导体器件。
碳化硅晶体管是近年来研究热点之一,它可以替代传统的硅晶体管,具有更好的热传导性能和更高的工作温度。
此外,碳化硅还可以用于制备高压功率器件和射频功率放大器等电子元器件,其应用前景广阔。
其次,碳化硅材料在光电领域也有重要应用。
由于碳化硅的宽能隙特性,它具有较高的光电转换效率和较低的漏电流密度,因此可以用于制备高效率的太阳能电池。
碳化硅纳米线光电探测器也因其高响应速度和低噪声而备受关注。
此外,碳化硅材料还可以用于制备高功率激光器、高亮度LED照明等。
同时,碳化硅材料在能源领域也有广泛应用。
由于碳化硅的高热导率和化学稳定性,它可以用于制备高温热交换器和燃烧室等高温设备。
此外,碳化硅陶瓷膜层还可以提高燃料电池和锂离子电池的性能,具有很高的应用潜力。
此外,在化工领域,碳化硅材料的耐腐蚀性、耐磨性和高硬度等特点使其成为热处理工业中的重要材料。
碳化硅涂层可以提高金属零件的耐磨性和耐蚀性,延长设备的使用寿命。
此外,碳化硅耐高温和耐腐蚀的特性也使其成为化学反应器和耐用陶瓷等化工设备的理想材料。
综上所述,国内外在碳化硅研究和发展方面取得了显著进展。
碳化硅作为一种先进材料,在电子、光电、能源和化工等领域都具有广阔的应用前景。
未来,随着技术的不断进步和应用领域的拓展,碳化硅材料的研究和开发将持续深入,为各行业带来更多的创新机遇和经济效益。
碳化硅材料的发展前景

碳化硅材料的发展前景碳化硅材料作为一种重要的结构陶瓷材料,在近年来得到了广泛的关注和应用。
由于其优异的高温稳定性、化学稳定性、硬度和耐磨性,碳化硅材料在多个领域展现出了巨大的潜力,有着广阔的发展前景。
一、碳化硅材料在电子领域的应用:在电子领域,碳化硅材料因其优异的导热性和绝缘性能,被广泛应用于半导体材料、功率电子器件、高压电力设备等方面。
随着电子产品的迅速发展,碳化硅材料在电子行业的需求量也在逐渐增加,因此碳化硅材料在电子领域有着较为广阔的市场前景。
二、碳化硅材料在航空航天领域的应用:在航空航天领域,碳化硅材料因其轻质、高强度、高温稳定性等特点,被广泛应用于航空发动机、航天器结构件等领域。
碳化硅材料的应用可以有效降低航空航天器材料的质量,提高设备的性能和使用寿命,因此碳化硅材料在航空航天领域有很大的发展空间。
三、碳化硅材料在化工领域的应用:在化工领域,碳化硅材料由于其良好的耐腐蚀性能和高温稳定性,被广泛应用于各种化工设备的制造。
碳化硅材料可以有效降低化工设备的维护成本和提高设备的使用寿命,因此在化工领域有着广阔的市场需求。
四、碳化硅材料在机械制造领域的应用:在机械制造领域,碳化硅材料因其硬度高、耐磨性好等特点,被广泛用于制造高速切削工具、轴承、密封件等零部件。
碳化硅材料可以有效提高机械零部件的耐磨性和使用寿命,因此在机械制造领域有着较大的市场需求。
综上所述,碳化硅材料由于其优异的性能特点,在电子、航空航天、化工、机械等领域都有着广泛的应用前景和市场需求。
随着科技的不断进步和工业的不断发展,碳化硅材料将会在更多领域展现出其巨大的潜力,成为未来材料领域的重要发展方向。
全球及中国碳化硅(SiC)行业现状及发展趋势分析

全球及中国碳化硅(SiC)行业现状及发展趋势分析一、碳化硅产业概述碳化硅是一种无机物,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。
碳化硅是一种半导体,在自然界中以极其罕见的矿物莫桑石的形式存在。
自1893年以来已经被大规模生产为粉末和晶体,用作磨料等。
在C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中,碳化硅是应用最广泛、最经济的一种,可以称为金钢砂或耐火砂。
中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。
碳化硅常用品种二、碳化硅行业发展相关政策近年来,随着半导体行业的迅速发展,碳化硅行业也受到各级政府的高度重视和国家产业政策的重点支持。
国家陆续出台了多项政策,鼓励碳化硅行业发展与创新,如科技部在2020年发布的《“战略性先进电子材料”重点专项2020年度项目》中指出支持功率碳化硅芯片和器件在移动储能装置中的应用(应用示范类),为碳化硅行业提供了良好的发展环境。
碳化硅行业发展相关政策相关报告:产业研究院发布的《2024-2030年中国碳化硅(SiC)行业发展运行现状及投资战略规划报告》三、碳化硅行业产业链1、碳化硅行业产业链结构图碳化硅行业产业链主要包括原材料、衬底材料、外延材料以及器件和模块等环节。
在上游,原材料主要包括各类硅烷、氮化硼等,这些原材料经过加工后制成碳化硅衬底材料。
碳化硅衬底材料进一步加工后,可以制成外延材料。
碳化硅器件和模块被广泛应用于各个领域,包括5G通信、新能源汽车、光伏、半导体、轨道交通、钢铁行业、建材行业等。
碳化硅行业产业链结构图2、碳化硅行业上游产业分析碳化硅产业链价值量倒挂,关键部分主要集中在上游端,其中衬底生产成本占总成本的47%,外延环节成本占23%,合计上游成本占到碳化硅生产链总成本的约70%。
其中衬底制造技术壁垒最高、价值量最大,既决定了上游原材料制备的方式及相关参数,同时也决定着下游器件的性能,是未来碳化硅大规模产业化推进的核心。
2024年碳化硅(SiC)市场发展现状

2024年碳化硅(SiC)市场发展现状引言碳化硅(Silicon Carbide,SiC)是一种具有优异特性的陶瓷材料,具有高熔点、高硬度、低膨胀系数、优良的热导性和半导性等特点。
由于其多种优势,碳化硅材料在诸多领域有着广泛应用。
本文将重点探讨碳化硅市场目前的发展现状。
1. 碳化硅市场规模和增长趋势据市场研究数据,全球碳化硅市场在过去几年呈现稳步增长的趋势。
预计未来几年内,碳化硅市场将继续保持快速增长,而且增长速度将进一步加快。
其中,具有潜力的领域主要包括电力电子、车载电子、航空航天、通信和储能等。
2. 碳化硅市场应用领域2.1 电力电子碳化硅材料在电力电子领域有着广泛应用。
由于其高熔点、高电导率和低电阻率,碳化硅材料在功率电子器件中表现出优异的性能,如IGBT(绝缘栅双极性晶体管)、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)等。
碳化硅材料的应用使得电力电子设备更加紧凑、高效和可靠。
2.2 车载电子碳化硅材料在汽车电子领域也有广泛应用的前景。
由于碳化硅材料具有高温稳定性和优良的导热性能,可以用于汽车中的电动汽车充电设备、变速器和发动机控制模块等。
碳化硅材料的应用不仅可以提高汽车性能,还能增加电动汽车的续航里程。
2.3 航空航天碳化硅材料在航空航天领域也具备重要应用价值。
由于其高硬度、高耐热性和低密度等优点,碳化硅材料可用于制造航空发动机叶片、涡轮叶片和引擎部件等。
碳化硅材料替代传统的金属材料,能够提高航空航天器件的性能和可靠性。
2.4 通信碳化硅材料在光通信领域具备广阔的市场前景。
由于其半导体特性,碳化硅材料可用于制造高速通信器件,如激光二极管和光电二极管。
碳化硅材料的应用在光通信领域有助于提高数据传输速度和增加带宽,满足日益增长的通信需求。
2.5 储能碳化硅材料在电池领域也有着广泛应用。
碳化硅材料作为负极材料,可用于制造高性能锂离子电池和超级电容器。
碳化硅材料的应用有助于提升储能设备的能量密度和循环寿命,促进可再生能源的大规模应用。
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碳化硅电力电子器件的发展现状分析目录在过去的十五到二十年中,碳化硅电力电子器件领域取得了令人瞩目的成就,所研发的碳化硅器件的性能指标远超当前硅基器件,并且成功实现了部分碳化硅器件的产业化,在一些重要的能源领域开始逐步取代硅基电力电子器件,并初步展现出其巨大的潜力。
碳化硅电力电子器件的持续进步将对电力电子技术领域的发展起到革命性的推动作用。
随着SiC单晶和外延材料技术的进步,各种类型的SiC器件被开发出来。
SiC器件主要包括二极管和开关管。
SiC二极管主要包括肖特基势垒二极管及其新型结构和PiN型二极管。
SiC开关管的种类较多,具有代表性的开关管有金属氧化物半导体场效应开关管(MOSFET)、结型场效应开关管(JFET)、绝缘栅双极开关管(IGBT)三种。
1.SiC器件的材料与制造工艺SiC单晶碳化硅早在1842年就被发现了,但直到1955年,飞利浦(荷兰)实验室的Lely才开发出生长高品质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全面铺开。
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。
SiC单晶生长经历了3个阶段, 即Acheson法、Lely法、改良Lely法。
利用SiC高温升华分解这一特性,可采用升华法即Lely法来生长SiC晶体。
升华法是目前商业生产SiC单晶最常用的方法,它是把SiC粉料放在石墨坩埚和多孔石墨管之间,在惰性气体(氩气)环境温度为2 500℃的条件下进行升华生长,可以生成片状SiC晶体。
由于Lely法为自发成核生长方法,不容易控制所生长SiC晶体的晶型,且得到的晶体尺寸很小,后来又出现了改良的Lely法。
改良的Lely法也被称为采用籽晶的升华法或物理气相输运法 (简称PVT法)。
PVT法的优点在于:采用 SiC籽晶控制所生长晶体的晶型,克服了Lely法自发成核生长的缺点,可得到单一晶型的SiC单晶,且可生长较大尺寸的SiC单晶。
国际上基本上采用PVT 法制备碳化硅单晶。
目前能提供4H-SiC晶片的企业主要集中在欧美和日本。
其中Cree产量占全球市场的85%以上,占领着SiC晶体生长及相关器件制作研究的前沿。
目前,Cree的6英寸SiC晶片已经商品化,可以小批量供货。
此外,国内外还有一些初具规模的SiC晶片供应商,年销售量在1万片上下。
Cree生产的SiC晶片有80%以上是自己消化的,用于LED衬底材料,所以Cree是全球唯一一家大量生产SiC基LED器件的公司,这个业务使得它的市场表现突出,公司市盈率长期居于高位。
目前已出现了另一种碳化硅晶体生长方法,即采用高温化学气相沉积方法(HTCVD)。
它是用气态的高纯碳源和硅源,在2200℃左右合成碳化硅分子,然后在籽晶上凝聚生长,生长速率一般为~1mm/h左右,略高于PVT法,也有研究机构可做到2mm/h的生长速率。
气态的高纯碳源和硅源比高纯SiC粉末更容易获得,成本更低。
由于气态源几乎没有杂质,因此,如果生长时不加入n型掺杂剂或p型掺杂剂,生长出的4H-SiC就是高纯半绝缘(HPSI)半导体。
HPSI与SI是有区别的,前者载流子浓度×1013~8×1015/cm3范围,具有较高的电子迁移率;后者同时进行n、p补偿,是高阻材料,电阻率很高,一般用于微波器件衬底,不导电。
如果要生长n型掺杂或p型掺杂的4H-SiC也非常好控制,只要分别通入氮或者硼的气态源就可以实现,而且通过控制通入的氮或者硼的流量,就可以控制碳化硅晶体的导电强弱。
目前瑞典的Norstel AB公司采用HTCVD商业化生产碳化硅衬底材料(n型、p型、HPSI 型),目前已有4英寸HPSI型4H-SiC衬底出售。
SiC外延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陷密度很大,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。
后来发展了偏8°斜切碳化硅衬底,经过几十年的不断发展完善,现在己经成为碳化硅外延的主要技术方案。
与无偏角衬底比较起来,偏8°斜切衬底的外延表面有很高的台阶密度,且台面长度很短,一般为十几纳米,反应物容易从台面上迁移到台阶扭折处。
外延时,不必等着扭折沿台面运动到表面边缘,所有的扭折可以同时以相似类的速率运动,直至外延生长结束,这就是所谓的台阶流控制(step-flow)外延生长机制。
虽然在偏8°斜切衬底上外延时可以利用台阶流进行控制生长,较好地解决了多型体夹杂及相应的宏观缺陷等问题,但是它也有其固有劣势。
Cree在SiC衬底制备方面具有业内领先地位,它的产品是业界的风向标,代表了需求的发展方向。
首先,衬底斜切,在增加外延台阶的同时,也引入了基平面位错,其次,衬底斜切,衬底产率降低,造成了很大的原材料浪费,增加了衬底制备的成本。
当晶圆直径增大时,这个问题变得更加突出。
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,其中4英寸片提供斜切偏角为4°以及无偏角的,8°的可以定制;6英寸片只提供无偏角的,对于相同规格(产品等级、掺杂类型、微管密度等)的衬底片,偏8°的比偏4°的贵约1000美元,偏4°的比无偏角的贵约1200美元,当衬底片用量很大时,这是一个很可观的数目。
因此,从以上分析并结合目前发展趋势来看,大偏角斜切衬底必然是一个过渡方案,在世界各国科技人员的努力下,外延要回归到小偏角斜切衬底方向上来。
现在Cree主推偏角为4°衬底。
SiC器件工艺虽然碳化硅器件工艺和设备都与硅器件有很强的兼容性,但也远不是可以原封不动地照搬。
与硅相比,碳化硅器件工艺的温度一般要高得多。
碳化硅晶片较小、易碎、透明、难适应,倒是一些大学实验室比较灵活,而且价格昂贵,大公司的生产线较成为开发碳化硅器件工艺的主力。
掺杂是最基本的器件工艺。
由于一般杂质在碳化硅中的扩散系数跟在Si02中一样低,在适合于对碳化硅进行有效杂质扩散的温度下,Si02已失去了对杂质的掩蔽作用,而且碳化硅本身在这样的高温下也不稳定,因此不宜采用扩散掺杂,而主要靠离子注入和材料制各过程中的伴随掺杂来满足制造碳化硅器件的需要。
在碳化硅材料的气相生长过程中,n型掺杂一般用电子级纯度的氮做掺杂剂,P型掺杂一般使用三甲基铝。
n型离子注入的杂质一般也是氮。
氮离子注入对晶格的损伤比较容易用退火的方式消除。
P型离子注入的杂质一般也是铝。
由于铝原子比碳原子大得多,注入对晶格的损伤和杂质处于未激活状态的情况都比较严重,往往要在相当高的衬底温度下进行,并在更高的温度下退火。
这样就带来了晶片表面碳化硅分解、硅原子升华的问题。
残留碳如果能形成石墨态碳膜,会对阻止表面继续分解起一定作用。
于是,尺寸与碳比较相当的硼也成为常用的p型注入杂质。
目前,P型离子注入的问题还比较多,从杂质选择到退火温度的一系列工艺参数都还需要优化,而P型离子注入对提高功率MOS的沟道迁移率又十分重要。
栅氧化物与碳化硅之间的界面缺陷对功率MOS的沟道迁移率也有十分重要的影晌,因而栅氛化物的生长或淀积十分关键。
除类似于硅的热氧化之外,碳化硅还可用燃烧法生长栅氧化物,而且这种方法产生的界面态密度较低。
用热氧化法在NO中生长栅氧化物也能降低界面态的密度。
就同样的栅氧化物生长方法而言,6H-SiC比4H-SiC的沟道迁移率要高一些;而就体材料中的载流子迁移率而言,是4H-SiC比6H-SiC高。
这说明4H-SiC的氧化物界面缺陷问题比较严重。
使用1400℃高温快速退火法,n型和P型4H-SiC的欧姆接触都可以做到单位面积接触电阻低达10-5?cm2量级的水平,所用的电极材料分别是Ni和A1。
不过这种接触在400℃C以上的热稳定性较差。
对P型4H-SiC采用Al/Ni/W/Au复合电极可以把热稳定性提高到600℃100小时,不过其接触比电阻高达10-3?cm2。
采用TaC和AlSi合金电极也可获得类似效果。
6H-SiC比4H-SiC容易获得低阻欧姆接触,其接触比电阻可低达10-6?cm2。
在高压硅器件中采用的多数终端技术和钝化技术,比如场板、场环和结终端等也适用与碳化硅器件。
除此而外,在结终端注入大剂量Ar或B,借损伤晶格形成高阻区,起类似于硅功率器件中半绝缘多晶硅(SIPOS )的作用,也有明显效果。
若在Ar、B离子注入后再在600℃退火,器件的反向特性还会进一步改善。
目前SiC功率器件封装工艺及方法通常借鉴Si IGBT封装技术,在DBC布局、芯片键合、高温焊料、硅凝胶填充、密封材料等方面还存在一些问题,针对SiC器件封装特殊要求,三菱、塞米控、富士等公司在封装材料及结构方面提出了新的思路,如三菱公司铜针布线技术,塞米控公司低温纳米银烧结技术,富士公司低电感和优化的DBC布局设计。
2. SiC二极管实现产业化SiC电力电子器件中,SiC二极管最先实现产业化。
一般可分为肖特基二极管(Schottky?barrier?diode,?SBD)、PiN二极管和结势垒控制肖特基二极管(junction?barrier?Schottky,?JBS)三种。
在5kV阻断电压以下的范围,碳化硅SBD具有一定的优势,而对于PiN结二极管,由于其内部的电导调制作用而呈现出较低的导通电阻,使得它更适合制备4~5kV或者以上电压等级的器件。
JBS?二极管则结合了肖特基二极管所拥有的出色的开关特性和PiN结二极管所拥有的低漏电流的特点。
另外,把JBS二极管结构参数和制造工艺稍作调整就可以形成混合PiN-肖特基结二极管(merged?PiN?Schottky,?MPS)。
2001年德国Infineon公司率先推出SiC二极管产品,美国Cree和意法半导体等厂商也紧随其后推出了SiC二极管产品。