天津6寸导电碳化硅衬底

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SiCBJT，实现了1200V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1200V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%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。天津6寸导电碳化硅衬底

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。江苏碳化硅衬底进口导电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。

    那氮化镓外延层为啥也要在碳化硅单晶衬底上长呢？理论上讲，氮化镓外延层比较好当然用本身氮化镓的单晶衬底，不过在之前的文章中也有提到，氮化镓的单晶实在是太难做了点，不仅反应过程难以控制、长得特别慢，而且面积较小、价格昂贵，商业化很是困难，而碳化硅和氮化镓有着超过95%的晶格适配度，性能指标远超其他衬底材料（如蓝宝石、硅、砷化镓等），因此碳化硅基氮化镓外延片成为比较好选择。综上所述，很容易理解为何碳化硅在业内会有“黄金赛道”这样的美称。对于碳化硅器件而言，其价值链可分为衬底—外延—晶圆—器件，其中衬底所占的成本比较高为50%——主要原因单晶生长缓慢且品质不够稳定，这也是早年时SiC没能得到的推广的主要原因。不过如今随着技术缺陷不断得到补足，碳化硅单晶衬底的成本正不断下降，可预期未来会是“钱”景无限。以下是国内部分碳化硅衬底供应商名单。

    随着电力电子变换系统对于效率和体积提出更高的要求，SiC（碳化硅）将会是越来越合适的半导体器件。尤其针对光伏逆变器和UPS应用，SiC器件是实现其高功率密度的一种非常有效的手段。由于SiC相对于Si的一些独特性，对于SiC技术的研究，可以追溯到上世界70年代。简单来说，SiC主要在以下3个方面具有明显的优势:击穿电压强度高（10倍于Si）更宽的能带隙（3倍于Si）热导率高（3倍于Si）这些特性使得SiC器件更适合应用在高功率密度、高开关频率的场合。当然，这些特性也使得大规模生产面临一些障碍，直到2000年初单晶SiC晶片出现才开始逐步量产。目前标准的是4英寸晶片，但是接下来6英寸晶片也要诞生，这会导致成本有显着的下降。而相比之下，当今12英寸的Si晶片已经很普遍，如果预测没有问题的话，接下来4到5年的时间18英寸的Si晶片也会出现。 SiC衬底有化学稳定性好、导电性能好、导热性能好、不吸收可见光等。

随着下游新能源汽车、充电桩、光伏、5G基站等领域的爆发，了对第三代半导体——碳化硅材料衬底、外延与器件方面的巨大市场需求，国内众多企业纷纷通过加强技术研发与资本投入布局碳化硅产业，我们首先来探讨一下碳化硅衬底的国产化进程。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。另碳化硅根据电学性能的不同主要可分为高电阻（电阻率 ≥105Ω·cm）的半绝缘型碳化硅衬底和低电阻（电阻率区间为 15~30mΩ·cm）的导电型碳化硅衬底，满足不同功能芯片需求SiC会发生氧化反应，所以在其表面加一SiO2层以防止氧化。天津碳化硅衬底6寸led

碳化硅已成为全球半导体产业的前沿和制高点。天津6寸导电碳化硅衬底

碳化硅衬底可分为两类：一类是具有高电阻率（电阻率≥105Ω·cm）的半绝缘型碳化硅衬底，另一类是低电阻率（电阻率区间为15～30mΩ·cm）的导电型碳化硅衬底。国内供需仍存缺口，有效产能不足。我国2020年碳化硅导电型衬底产能约40万片/年（约当4英寸）、外延片折合6英寸22万片/年、器件26万片/年；半绝缘型衬底折算4英寸产能近18万片/年。受限于良率及技术影响，目前国内实际项目投产较为有限，实际产能开出率较低。随着新能源汽车、5G等下游应用市场的快速起量，国内现有产品供给无法满足需求，目前第三代半导体主要环节国产化率仍然较低，超过80%的产品要靠进口。天津6寸导电碳化硅衬底

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