上海碳化硅衬底sic

采用SiC的功率模块将进入诸如可再生能源、UPS电源、驱动器和汽车等应用。风电和牵引应用可能会随之而来。 到2021年，SiC功率器件市场总额预计将上升到10亿美元 。在某些市场，如太阳能，SiC器件已投入运行，尽管事实上这些模块的价格仍然比常规硅器件高。是什么使这种材料具有足够的吸引力，即使价格更高也心甘情愿地被接受？首先，作为宽禁带材料，SiC提供了功率半导体器件的新设计方法。传统功率硅技术中，IGBT开关被用于高于600V的电压，并且硅PIN-续流二极管是**技术的。硅功率器件的设计与软开关特性造成相当大的功率损耗。有了SiC的宽禁带，可设计阻断电压高达15kV的高压MOSFET，同时动态损耗非常小。有了SiC，传统的软关断硅二极管可由肖特基二极管取代，并带来非常低的开关损耗。作为一个额外的优势，SiC具有比硅高3倍的热传导率。连同低功率损耗，SiC是提高功率模块**率密度的一种理想材料。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。上海碳化硅衬底sic

半导体材料作为现代信息和新能源技术的基础受到人们的***关注。它的发展和应用带给人们福音，尤其是在通信、高速计算、大容量信息处理、可再生清洁能源、空间防御、电子对抗以及武器装备的微型化、智能化等等这些对国民经济和**至关重要的领域出现了巨大的进步。作为第3代宽带隙半导体材料的**，碳化硅（SiC）单晶材料具有禁带宽度大（约是Si的3倍）、热导率高（约是Si的3.3倍）、电子饱和迁移速率高（约是Si的2.5倍）和击穿电场高（约是Si的10倍）等性质。上海碳化硅衬底sic碳化硅(SIC)是半导体界公认的“一种未来的材料”。

       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，且在大功率LED方面具有非常大的优势。此外，碳化硅除了用作LED衬底，它还可以制造高耐压、大功率电力电子器件如肖特基二极管（SBD/JBS）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、晶闸管（GTO）、金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）等，用于智能电网、太阳能并网、电动汽车等行业。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。比如一台35kW的太阳能光伏并网逆变器，全部使用硅器件，能耗可达2.8kW，转换效率为92%，全部换成碳化硅的器件后，能耗可低至1.4kW，约为硅逆变器的50%，转换效率上升4%，为96%，一座30MW的太阳能发电站，全部使用碳化硅功率器件后可节约大量电能，节能效果十分***。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，实现系统的小型化和一体化。碳化硅基电力电子器件已经应用于新一代航空母舰的电磁弹射系统，大幅度提高了舰载机起降效率，增强了航母作战性能。

PVT方法中SiC粉料纯度对晶片质量影响很大。粉料中一般含有极微量的氮（N），硼（B）、铝（Al）、铁（Fe）等杂质，其中氮是n型掺杂剂，在碳化硅中产生游离的电子，硼、铝是p型掺杂剂，产生游离的空穴。为了制备n型导电碳化硅晶片，在生长时需要通入氮气，让它产生的一部分电子中和掉硼、铝产生的空穴（即补偿），另外的游离电子使碳化硅表现为n型导电。为了制备高阻不导电的碳化硅（半绝缘型），在生长时需要加入钒（V）杂质，钒既可以产生电子，也可以产生空穴，让它产生的电子中和掉硼、铝产生的空穴（即补偿），它产生的空穴中和掉氮产生的电子，所以所生长的碳化硅几乎没有游离的电子、空穴，形成高阻不导电的晶片（半绝缘型，SI）。掺钒工艺复杂，所以半绝缘碳化硅很难制备，成本很高。近年来也出现了通过点缺点来实现高阻半绝缘碳化硅的方法。p型导电碳化硅也不容易制备，特别是低阻的p型碳化硅更不容易制备。虽然对于半绝缘型和p型导电碳化硅晶片的需求量日益增长，但是由于掺杂量和杂质原子分布不易控制等技术难度以及成本原因，即使是Cree也采用限量供应的方式出货，其他厂商基本不提供这类碳化硅的批量供应。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、人工钻石。

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***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***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。天津进口6寸导电碳化硅衬底

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经过数十年不懈的努力，目前，全球只有少数的大学和研究机构研发出了碳化硅晶体生长和加工技术。在产业化方面，只有以美国Cree为**的少数几家能够提供碳化硅晶片，国内的碳化硅晶片的需求全赖于进口。目前，全球市场上碳化硅晶片价格昂贵，一片2英寸碳化硅晶片的国际市场价格高达500美元（2006年），但仍供不应求，高昂的原材料成本占碳化硅半导体器件价格的百分之四十以上，碳化硅晶片价格已成为第三代半导体产业发展的瓶颈。因而，采用**技术的碳化硅晶体生长技术，实现规模化生产，降低碳化硅晶片生产成本，将促进第三代半导体产业的迅猛发展，拓展市场需求。上海碳化硅衬底sic

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