杭州6寸sic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。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。杭州6寸sic碳化硅衬底

现在，SiC材料正在大举进入功率半导体领域。一些**的半导体器件厂商，如罗姆（ROHM）株式会社、英飞凌科技公司、Cree、飞兆国际电子有限公司等都在开发自己的SiC功率器件。英飞凌科技公司在今年推出了第5代SiC肖特基势垒二极管，它结合了第3代产品的低容性电荷（Qc）特性与第2代产品中的低正向电压（Vf）特性，使PFC电路达到**高效率水平，击穿电压则达到了650V。飞兆半导体发布了SiC BJT，实现了1 200V的耐压，传导和开关损耗相对于传统的Si器件降低了30%～50%，从而能够在相同尺寸的系统中实现高达40%的输出功率提升。ROHM公司则推出了1 200V的第2代SiC制MOSFET产品，实现了SiC-SBD与SiC-MOSFET的一体化封装，与Si-IGBT相比，工作损耗降低了70%，并可达到50kHz以上的开关频率。值得一提的是，IGBT的驱动比较复杂，如果使用SiC基的MOSFET，则能使系统开发的难度大为降低。SiC的市场颇为看好，根据预测，到2022年，市场规模将达到40亿美元，年平均复合增长率可达到45%。进口碳化硅衬底4寸半绝缘为了制造碳化硅半导体器件，需要在晶片表面生长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。

SiC材料具有良好的电学特性和力学特性，是一种非常理想的可适应诸多恶劣环境的半导体材料。它禁带宽度较大，具有热传导率高、耐高温、抗腐蚀、化学稳定性高等特点，以其作为器件结构材料，可以得到耐高温、耐高压和抗腐蚀的SiC-MEMS器件，具有广阔的市场和应用前景。同时SiC陶瓷具有高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性好、热稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、硬度高以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性。因此，是当前**有前途的结构陶瓷之一，并且已在许多高技术领域(如空间技术、核物理等)及基础产业(如石油化工、机械、车辆、造船等)得到应用，用作精密轴承、密封件、气轮机转子、喷嘴、热交换器部件及原子核反应堆材料等。如利用多层多晶碳化硅表面微机械工艺制作的微型电动机，可以在490℃以上的高温环境下稳定工作。但是SiC体单晶须在高温下生长，掺杂难于控制，晶体中存在缺点，特别是微管道缺点无法消除，而且SiC体单晶非常昂贵，因此发展低温制备SiC薄膜技术对于SiC器件的实际应用有重大意义。

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。 碳化硅在大功率LED方面具有非常大的优势。

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。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。进口碳化硅衬底4寸半绝缘

采用碳化硅作衬底的LED器件亮度更高、能耗更低、寿命更长、单位芯片面积更小。杭州6寸sic碳化硅衬底

  SiC很早已被发现，由于它化学和物理稳定性高，过去很长的时问内*在工业中作为研磨和切割材料。SiC在超过1800℃时才升华分解，高温生长单晶和化学机械处理都十分困难，Sic晶体的主要制备方法有：Acheson法（1891年），Lely法（1955年），改良Lely法（1978年）。**早使用Lely法——升华再结晶工艺生长sic单晶，用感应加热法将装有多晶sic粉末的多孔石墨管加热到2500℃，在惰性气体（氩气）环境中升华出Sic，生成六角形状的、大小和结晶类型不定但直径很小、杂质含量较高的单晶板块。杭州6寸sic碳化硅衬底

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