苏州碳化硅衬底4寸

SiC是**早发现的半导体材料之一。早在1824年，瑞典科学家Berzelius在试图合成金刚石时偶然发现了SiC，***揭示了C-Si键存在的可能性。直到1885年，Acheson才***次使用焦炭与硅石混合在电熔炉中高温加热获得SiC单晶。但得到的SiC杂质浓度较高，结晶完整性较差，同时SiC的结晶形态繁多，根本无法用于制造电子器件。1955年，荷兰飞利浦研究室的Lely***在实验室中用升华气体再结晶的方法制成杂质数量和种类可控制的、具有足够尺寸的SiC单晶，

由此奠定了碳化硅的发展基础。在此基础上，前苏联科学家Tariov和Tsvetkov等人于1 978年提出利用籽晶升华法(seeded sublimation method)生长SiC单晶，即所谓“改进的Lely法”(modified Lely method)或物***相传输法(physical vapor transport，PVT)，从根本上克服了液相生长SiC比较困难这一障碍。1987年，专门从事SiC半导体研究工作的Cree公司成立，并于1994年制备出4H-SiC晶片。随后，SiC器件的制造工艺，如离子注入、氧化、刻蚀、金属．半导体接触等取得了重大进展，从而掀起了SiC材料、器件及相关技术研究的热潮，并取得了突飞猛进的发展。 现在，SiC材料正在大举进入功率半导体领域。苏州碳化硅衬底4寸

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。 青岛碳化硅衬底半绝缘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SiC的应用前景  由于SiC具有上述众多优异的物理化学性质，不仅能够作为一种良好的高温结构材料，也是一种理想的高温半导体材料。近20年，伴随薄膜制备技术的高速发展，SiC薄膜已经被***应用于保护涂层、光致发光、场效应晶体管、薄膜发光二极管以及非晶Si太阳能电池的窗口材料等。另外，作为结构材料的SiC薄膜还被认为是核聚变堆中比较好的防护材料，在不锈钢基体上沉积一层SiC薄膜，可以**地降低氚的渗透率，并保持聚变反应的稳定性。总结起来，SiC具有以下几个方面的应用：(1)高的硬度与热稳定性，可用于***涂层；(2)稳定的结构，在核反应技术中用作核聚变堆等离子体的面对材料：(3)大的禁带宽度，可作为光的短波长区域发光材料。例如，3C-SiC的Eg=2.2eV，6H-SiC的Eg=2.9eV可分别用作绿色、蓝色LED材料，目前SiC蓝光LED已经商品化；(4)高的热导率，可作为超大规模集成电路和特大规模集成电路的热沉材料，**提高了电路的集成度；(5)优异的电学性能，在功率器件、微波器件、高温器件和抗辐射器件方面也具有***的应用前景。

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%。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。

在航空航天或***领域，系统的工作条件极其恶劣。从 80 年代末起，SiC 材料与器件的飞速发展。由于 SiC 材料种类很多，性质各异，它的应用范围十分***。  在大功率器件方面，利用 SiC 材料可以制作的器件，其电流特性、电压特性、和高频特性等具有比 Si材料更好的性质。  在高频器件方面，SiC 高频器件输出功率更高，且耐高温和耐辐射辐射特性更好，可用于通信电子系统等。  在光电器件方面，利用 SiC 不影响红外辐射的性质，可将其用在紫外探测器上，在 350℃的温度检测红外背景下的紫外信号，功率利用率 80%左右。  在耐辐射方面，一些 SiC 器件辐射环境恶劣的条件下使用如核反应堆中应用。 高温应用方面，利用 SiC 材料制备的器件工作温度相当地高，如 SiC MOSFET和 SiC 肖特基二极管可在 900k 下工作。  从世界范围来看，高功率器件是**有可能实现的，应用潜力也比较大，如图 1.2所示。SiC 作为二元化合物半导体，属于Ⅳ族元素中***的固态化合物。它 Si-C 健的能量很稳定，这也是 SiC 在各种极端环境下仍能稳定的原因。SiC 的原子化学能高达 1250KJ/mol；德拜温度达到 1200-1430K，摩尔硬度达到 9 级，*比金刚石摩尔硬度低些；导热性良好，达 5W/cm.K,比其他半导体材料好很多。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。进口sic碳化硅衬底进口6寸

碳化硅半导体完整产业链条包括：碳化硅原料-晶锭-衬底-外延-芯片-器件-模块。苏州碳化硅衬底4寸

SiC半导体技术在过去10年得到了飞速的发展，目前SiC因片的体生长和外延生长技术已经可以得到应用于商业生产的SiC圆片，市场上可以获得4英寸的SiC圆片，6英寸的圆片生产技术也不断研制成熟．不管是SiC分立器件还是集成电路，都已经有了许多实验室产品，而且部分产品已经进入市场，然而要进入SiC产品的大规模应用阶段还需做大量的工作．一方面在器件制造过程中很多工艺步骤还要进行改进与提高，如小区域刻蚀、表面清洁以及在极端条件下工作的SiC器件的绝缘和互连技术还需要进行深入研究，除此之外，还有一个迫切需要解决的问题，即如何通过改进和优化器件与电路的设计去发挥SiC材料的***性能，随着SiC材料生长、器件制造技术的不断成熟，会有越来越多的SiC电子产品进入应用领域苏州碳化硅衬底4寸