青岛碳化硅衬底半绝缘

SiC 电子器件是微电子器件领域的研究热点之一。SiC 材料的击穿电场有4MV/cm，很适合于制造高压功率器件的有源层。而由于 SiC 衬底存在缺点等原因，将它直接用于器件制造时，性能不好。SiC 衬底经过外延之后，其表面缺点减少，晶格排列整齐，表面形貌良好，比衬底大为改观，此时将其用于制造器件可以提高器件的性能。为了提高击穿电压，厚的外延层、好的表面形貌和较低的掺杂浓度是必需的。  一些高压双极性器件，需外延膜的厚度超过 50μm,掺杂浓度小于 2× 1015cm-3,载流子寿命大过 1us。对于高反压大功率器件，需要要在 4H-SiC 衬底上外延一层很厚的、低掺杂浓度的外延层。为了制作 10KW 的大功率器件，外延层厚度要达到 100μm以上。高压、大电流、高可靠性 SiC 电子器件的不断发展对 SiC 外延薄膜提出了更多苛刻的要求，需要通过进一步深入的研究提高厚外延生长技术。碳化硅(SiC)由于其独特的物理及电子特性，在一些应用上成为比较好的半 导体材料。青岛碳化硅衬底半绝缘

碳化硅（SiC）半导体器件在航空、航天探测、核能开发、卫星、石油和地热钻井勘探、汽车发动机等高温（350～500oC）和抗辐射领域具有重要应用；          高频、高功率的碳化硅（SiC）器件在雷达、通信和广播电视领域具有重要的应用前景；（目前航天和**下属的四家院所已有两家开始使用，订货1亿/年，另两家还在进行测试，在航天宇航碳化硅器件是不可取代的，可以抵御太空中强大的射线辐射及巨大的差，在核战或强电磁干扰作用的时候，碳化硅电子器件的耐受能力远远强于硅基器件，雷达、通信方面有重要作用青岛碳化硅衬底半绝缘碳化硅由于其独特的物理及电子特性，在一些应用上成为短波长光电元件，高温，抗幅射以及高频大功率元件。

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。

  此外，碳化硅材料的重要用途还包括：微波器件衬底[3]、石墨烯外延衬底[4]、人工钻石。碳化硅（指半绝缘型）是射频微波器件的理想衬底材料，以之为衬底的微波器件其输出功率密度是砷化镓（GaAs）器件的10倍以上，工作频率达到100GHz以上，可以***提高雷达、通信、电子对抗以及智能武器的整体性能和可靠性，使用碳化硅基微波器件的雷达其测距由原来的80～100km提升到现在的超过300km。在碳化硅衬底上外延生长石墨烯，可望制造高性能的石墨烯集成电路，是当前国际研发的热点，IBM（美国）已经投入了巨资进行研发[5]，并取得了重要进展，在半绝缘型碳化硅上创建了全球较早全功能石墨烯集成电路[6]。碳化硅晶体的硬度仅次于钻石，其明亮度、光泽度和火彩甚至超过了钻石，基于碳化硅的人工钻石（莫桑钻）也已经面市。碳化硅功率器件更突出的潜力是在超高耐压大容量功率器件（HVPD）领域。

碳化硅半导体是新一代宽禁带半导体，它具有热导率高（比硅高3倍）、与GaN晶格失配小（4%）等优势，非常适合用作新一代发光二极管（LED）衬底材料、大功率电力电子材料。

碳化硅半导体制备技术正不断取得进步，已经可以生长厚度为200μm的外延层，在此基础上研发出了反向阻塞电压高达8kV的SiC功率器件，如耗尽型功率MOSFET、结型场效应晶体管（JFET）、PIN二极管、IGBT以及GTO等。单管高达10kV的超高压功率器件已研发成功预计可在航空、航天、**、工业、电网等各个领域得到***的应用，我国正在实施“节能减排”的国家发展政策，碳化硅半导体无疑会对此起到巨大的推动用。 现在，SiC材料正在大举进入功率半导体领域。山东进口n型碳化硅衬底

碳化硅半导体（这里指4H-SiC）是新一代宽禁带半导体。青岛碳化硅衬底半绝缘

PVT法和HTCVD法生长碳化硅晶体原理图。两者都可以用于生长4H-SiC碳化硅晶片，HTCVD更像是PVT的“加强版”。PVT法的优势在于相对简单易控制，市场占有率高，生长n型导电晶片很成熟。其劣势是p型导电和高阻半绝缘型晶片生长成本高，不能生长高质量的高纯半绝缘晶片。HTCVD法的优势是可以生长导电型（n、p）和高纯半绝缘晶片，可以控制掺杂浓度，使晶片中载流子浓度在3×1013～5×1019/cm3之间可调。其劣势是技术门槛高，市场占有率低。青岛碳化硅衬底半绝缘

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