碳化硅SiC的應(yīng)用前景 由于SiC具有上述眾多優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，不僅能夠作為一種良好的高溫結(jié)構(gòu)材料，也是一種理想的高溫半導(dǎo)體材料。近20年，伴隨薄膜制備技術(shù)的高速發(fā)展，SiC薄膜已經(jīng)被***應(yīng)用于保護(hù)涂層、光致發(fā)光、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、薄膜發(fā)光二極管以及非晶Si太陽能電池的窗口材料等。另外，作為結(jié)構(gòu)材料的SiC薄膜還被認(rèn)為是核聚變堆中比較好的防護(hù)材料，在不銹鋼基體上沉積一層SiC薄膜，可以**地降低氚的滲透率，并保持聚變反應(yīng)的穩(wěn)定性?？偨Y(jié)起來，SiC具有以下幾個(gè)方面的應(yīng)用：(1)高的硬度與熱穩(wěn)定性，可用于***涂層；(2)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，在核反應(yīng)技術(shù)中用作核聚變堆等離子體的面對(duì)材料：(3)大的禁帶寬度，可作為光的短波長區(qū)域發(fā)光材料。例如，3C-SiC的Eg=2.2eV，6H-SiC的Eg=2.9eV可分別用作綠色、藍(lán)色LED材料，目前SiC藍(lán)光LED已經(jīng)商品化；(4)高的熱導(dǎo)率，可作為超大規(guī)模集成電路和特大規(guī)模集成電路的熱沉材料SiC的臨界擊穿電場(chǎng)比常用半導(dǎo)體Si和GaAs都大很多。北京進(jìn)口半絕緣碳化硅襯底
經(jīng)過數(shù)十年不懈的努力，目前，全球只有少數(shù)的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)研發(fā)出了碳化硅晶體生長和加工技術(shù)。在產(chǎn)業(yè)化方面，只有以美國Cree為**的少數(shù)幾家能夠提供碳化硅晶片，國內(nèi)的碳化硅晶片的需求全賴于進(jìn)口。目前，全球市場(chǎng)上碳化硅晶片價(jià)格昂貴，一片2英寸碳化硅晶片的國際市場(chǎng)價(jià)格高達(dá)500美元（2006年），但仍供不應(yīng)求，高昂的原材料成本占碳化硅半導(dǎo)體器件價(jià)格的百分之四十以上，碳化硅晶片價(jià)格已成為第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。因而，采用技術(shù)的碳化硅晶體生長技術(shù)，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，降低碳化硅晶片生產(chǎn)成本，將促進(jìn)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，拓展市場(chǎng)需求。河北碳化硅襯底SiC作為第三代半導(dǎo)體材料的杰出**由于其特有的物理化學(xué)特性成為制作高頻、大功率、高溫器件的理想材料。
SiC產(chǎn)業(yè)鏈包括上游的襯底和外延環(huán)節(jié)、中游的器件和模塊制造環(huán)節(jié)，以及下游的應(yīng)用環(huán)節(jié)。其中襯底的制造是產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)壁壘比較高、價(jià)值量比較大環(huán)節(jié)，是未來SiC大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)的。1)襯底：價(jià)值量占比46%，為的環(huán)節(jié)。由SiC粉經(jīng)過長晶、加工、切割、研磨、拋光、清洗環(huán)節(jié)終形成襯底。其中SiC晶體的生長為工藝，難點(diǎn)在提升良率。類型可分為導(dǎo)電型、和半絕緣型襯底，分別用于功率和射頻器件領(lǐng)域。外延：價(jià)值量占比 23%。本質(zhì)是在襯底上面再覆蓋一層薄膜以滿足器件生產(chǎn)的條件。 具體分為：導(dǎo)電型 SiC 襯底用于 SiC 外延，進(jìn)而生產(chǎn)功率器件用于電動(dòng)汽車以及新 能源等領(lǐng)域。半絕緣型 SiC 襯底用于氮化鎵外延，進(jìn)而生產(chǎn)射頻器件用于 5G 通信等 領(lǐng)域。
半絕緣型碳化硅襯底主要應(yīng)用于制造氮化鎵射頻器件。通過在半絕緣型碳化硅襯底上生長氮化鎵外延層，制得碳化硅基氮化鎵外延片，可進(jìn)一步制成氮化鎵射頻器件；導(dǎo)電型碳化硅襯底主要應(yīng)用于制造功率器件。與傳統(tǒng)硅功率器件制作工藝不同，碳化硅功率器件不能直接制作在碳化硅襯底上，需在導(dǎo)電型襯底上生長碳化硅外延層得到碳化硅外延片，并在外延層上制造各類功率器件。大尺寸碳化硅襯底有助于實(shí)現(xiàn)降本增效，已成主流發(fā)展趨勢(shì)。襯底尺寸越大，單位襯底可生產(chǎn)更多的芯片，因而單位芯片成本越低，同時(shí)邊緣浪費(fèi)的減少將進(jìn)一步降低芯片生產(chǎn)成本。目前業(yè)內(nèi)企業(yè)量產(chǎn)的碳化硅襯底主要以4英寸和6英寸為主，在半絕緣型碳化硅市場(chǎng)，目前襯底規(guī)格以4英寸為主；而在導(dǎo)電型碳化硅市場(chǎng)，目前主流的襯底產(chǎn)品規(guī)格為6英寸。國際巨頭CREE、II-VI以及國內(nèi)的爍科晶體都已成功研發(fā)8英寸襯底產(chǎn)品。 碳化硅非常適合用作新一代發(fā)光二極管（LED）襯底材料、大功率電力電子材料。
的中端功率半導(dǎo)體器件是IGBT，它結(jié)合了MOSFET和雙極晶體管的特性。IGBT用于400伏至10千伏的應(yīng)用。問題是功率MOSFET和IGBT正達(dá)到其理論極限，并遭受不必要的能量損失。一個(gè)設(shè)備可能會(huì)經(jīng)歷能量損失，原因有兩個(gè)：傳導(dǎo)和開關(guān)。傳導(dǎo)損耗是由于器件中的電阻引起的，而開關(guān)損耗發(fā)生在開關(guān)狀態(tài)。這就是碳化硅適合的地方?；诘墸℅aN）的電力半成品也正在出現(xiàn)。GaN和SiC都是寬帶隙技術(shù)。硅的帶隙為1.1eV。相比之下，SiC的帶隙為3.3eV，而GaN為3.4eV。DC-DC轉(zhuǎn)換器獲取蓄電池電壓，然后將其降到較低的電壓。這用于控制車窗、加熱器和其他功能。在碳化硅襯底上外延生長石墨烯，可望制造高性能的石墨烯集成電路。遼寧碳化硅襯底進(jìn)口
6H-SiC結(jié)構(gòu)**為穩(wěn)定，適用于制造光電子器件。北京進(jìn)口半絕緣碳化硅襯底
碳化硅（SiC）又叫金剛砂，密度是3.2g/cm3，天然碳化硅非常罕見，主要通過人工合成。按晶體結(jié)構(gòu)的不同分類，碳化硅可分為兩大類：αSiC和βSiC。在熱力學(xué)方面，碳化硅硬度在20℃時(shí)高達(dá)莫氏9.2-9.3，是硬的物質(zhì)之一，可以用于切割紅寶石；導(dǎo)熱率超過金屬銅，是Si的3倍、GaAs的8-10倍，且其熱穩(wěn)定性高，在常壓下不可能被熔化；在電化學(xué)方面，碳化硅具有寬禁帶、耐擊穿的特點(diǎn)，其禁帶寬度是Si的3倍，擊穿電場(chǎng)為Si的10倍；且其耐腐蝕性極強(qiáng)，在常溫下可以免疫目前已知的所有腐蝕劑。北京進(jìn)口半絕緣碳化硅襯底
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