SiC有多种同质多型体,不同的同质多型体有不同的应用范围。典型的有3C-SiC、4H-SiC和6H-SiC,它们各有不同的应用范围。其中,3C-SiC是***具有闪锌矿结构的同质多型体,其电子迁移率比较高,再加上有高热导率和高临界击穿电场,非常适合于制造高温大功率的高速器件;6H-SiC具有宽的带隙,在高温电子、光电子和抗辐射电子等方面有使用价值,使用6H-SiC制造的高频大功率器件,工作温度高,功率密度有极大的提升;而4H-SiC具有比6H-SiC更宽的带隙和较高的电子迁移率,是大功率器件材料的比较好选择。由于SiC器件在国防和民用领域不可替代的地位,世界上很多国家对SiC半导体材料和器件的研究都很重视。美国的国防宽禁带半导体计划、欧洲的ESCAPEE计划和日本的国家硬电子计划等,纷纷对SiC半导体材料晶体制备和外延及器件投入巨资进行研究。 SiC的机械强度、热学性能、抗腐蚀性、耐磨性等方面具有明显的优势且与IC工艺兼容。碳化硅衬底进口4寸半绝缘
下游市场需求强劲,碳化硅衬底市场迎来黄金成长期导电型碳化硅衬底方面,受益于新能源汽车逆变器的巨大需求,将保持高速增长态势,根据中国宽禁带功率半导体及应用产业联盟的数据显示,预计2020-2025年国内市场的需求,4英寸逐步从10万片市场减少到5万片,6英寸晶圆将从8万片增长到20万片;2025~2030年:4英寸晶圆将逐渐退出市场,6英寸晶圆将增长至40万片。半绝缘型碳化硅衬底方面,受下游5G基站强劲需求驱动,碳化硅基氮化镓高频射频器件将逐步加强市场渗透,市场空间广阔,预计2020-2025年国内市场的需求,4英寸逐步从5万片市场减少到2万片,6英寸晶圆将从5万片增长到10万片;2025~2030年:4英寸晶圆将逐渐退出市场,保守估计6英寸晶圆将增长至20万片。 天津碳化硅衬底进口4寸n型碳化硅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。
碳化硅sic的电学性质SiC的临界击穿电场比常用半导体Si和GaAs都大很多,这说明SiC材料制作的器件可承受很大的外加电压,具备很好的耐高特性。另外,击穿电场和热导率决定器件的最大功率传输能力。击穿电场对直流偏压转换为射频功率给出一个基本的界限,而热导率决定了器件获得恒定直流功率的难易程度。SiC具有优于Si和GaAs的高温工作特性,因为SiC的热导率和击穿电场均高出Si,GaAs好几倍,带隙也是GaAs,Si的两三倍。电子迁移率和空穴迁移率表示单位电场下载流子的漂移速度,是器件很重要的参数,会影响到微波器件跨导、FET的输出增益、功率FET的导通电阻以及其他参数。4H-SiC电子迁移率较大,但各向异性较弱;6H-SiC电子迁移率较小,但各向异性强。
随着全球电子信息及太阳能光伏产业对硅晶片需求量的快速增长,硅晶片线切割用碳化硅微粉的需求量也正在迅速增加。以碳化硅(SiC)及GaN为**的宽禁带材料,是继Si和GaAs之后的第三代半导体。与Si及GaAs相比,SiC具有宽禁带、高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率、化学性能稳定等优点。所以,SiC特别适合于制造高温、高频、高功率、抗辐射、抗腐蚀的电子器件。此外,六方SiC与GaN晶格和热膨胀相匹配,也是制造高亮度GaN发光和激光二极管的理想衬底材料。SiC晶体目前主要应用于光电器件如蓝绿光发光二极管以及紫外光激光二极管和功率器件包括大功率肖托基二极管,MES晶体管微波器件等。功率半导体器件是实现电力控制的关键,与Si相比,碳化硅半导体非常适合制作功率器件。
降低碳化硅衬底的成本的三个方法:1)做大尺寸:衬底的尺寸越大,边缘的浪费就越小,有利于进一步降低芯片的成本。6英寸衬底面积为4英寸衬底的,相同的晶体制备时间内衬底面积的倍数提升带来衬底成本的大幅降低,与此同时,单片衬底上制备的芯片数量随着衬底尺寸增大而增多,单位芯片的成本也即随之降低。2)提高材料使用效率:由于技术限制,长晶时间很难缩短,而单位时间内长晶越厚成本越低,因此可以设法增加晶锭厚度;另一方面,目前的切割工艺很容易造成浪费,可以通过激光切割或其他技术手段减少切割损耗。3)提高良率:以山东天岳为例,碳化硅衬底产品良率逐年提升,综合良率由30%提升至38%,国内厂商良率情况普遍在40%左右,若能提升至60%-70%,碳化硅衬底生产成本将得到进一步下降。 SiC单晶生长经历了3个阶段,即Acheson法、Lely法、改良Lely法。成都led碳化硅衬底
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。碳化硅衬底进口4寸半绝缘
碳化硅(SiC)又叫金刚砂,密度是3.2g/cm3,天然碳化硅非常罕见,主要通过人工合成。按晶体结构的不同分类,碳化硅可分为两大类:αSiC和βSiC。在热力学方面,碳化硅硬度在20℃时高达莫氏9.2-9.3,是硬的物质之一,可以用于切割红宝石;导热率超过金属铜,是Si的3倍、GaAs的8-10倍,且其热稳定性高,在常压下不可能被熔化;在电化学方面,碳化硅具有宽禁带、耐击穿的特点,其禁带宽度是Si的3倍,击穿电场为Si的10倍;且其耐腐蚀性极强,在常温下可以免疫目前已知的所有腐蚀剂。碳化硅衬底进口4寸半绝缘
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