碳化硅襯底主要有導(dǎo)電型及半絕緣型兩種。其中，在導(dǎo)電型碳化硅襯底上生長碳化硅外延層制得碳化硅外延片，可進一步制成碳化硅功率器件，應(yīng)用于新能源汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天等領(lǐng)域；在半絕緣型碳化硅襯底上生長氮化鎵外延層可以制得碳化硅基氮化鎵外延片，可進一步制成微波射頻器件，應(yīng)用于5G通訊、雷達(dá)等領(lǐng)域。中國碳化硅襯底領(lǐng)域的研究從20世紀(jì)90年代末開始，在行業(yè)發(fā)展初期受到技術(shù)水平、設(shè)備規(guī)模產(chǎn)能的限制，未能進入工業(yè)化生產(chǎn)。21世紀(jì)，中國企業(yè)歷經(jīng)20年的研發(fā)與摸索，已經(jīng)掌握了2-6英寸碳化硅襯底的生產(chǎn)加工技術(shù)。功率半導(dǎo)體器件是實現(xiàn)電力控制的關(guān)鍵，與Si相比，碳化硅半導(dǎo)體非常適合制作功率器件。江蘇進口6寸半絕緣碳化硅襯底
功率半導(dǎo)體多被用于轉(zhuǎn)換器及逆變器等電力轉(zhuǎn)換器進行電力控制。目前，功率半導(dǎo)體材料正迎來材料更新?lián)Q代，這些新材料就是SiC（碳化硅）和GaN（氮化鎵），二者的物理特性均優(yōu)于現(xiàn)在使用的Si（硅），作為節(jié)能***受到了電力公司、汽車廠商和電子廠商等的極大期待。將Si換成GaN或SiC等化合物半導(dǎo)體，可大幅提高產(chǎn)品效率并縮小尺寸，這是Si功率半導(dǎo)體元件（以下簡稱功率元件）無法實現(xiàn)的。目前，很多領(lǐng)域都將Si二極管、MOSFET及IGBT（絕緣柵雙極晶體管）等晶體管用作功率元件，比如供電系統(tǒng)、電力機車、混合動力汽車、工廠內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備、光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)器、空調(diào)等白色家電、服務(wù)器及個人電腦等。這些領(lǐng)域利用的功率元件的材料也許不久就將被GaN和SiC所替代。 杭州碳化硅襯底4寸導(dǎo)電p-SiC電子遷移率比較高，飽和電子漂移速度最快，擊穿電場最強，較適宜于制造高溫、大功率、高頻器件等。
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現(xiàn)降本增效，已成主流發(fā)展趨勢。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，同時邊緣浪費的減少將進一步降低芯片生產(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，目前襯底規(guī)格以4英寸為主；而在導(dǎo)電型碳化硅市場，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。
碳化硅襯底材料是新的一代半導(dǎo)體材料，其應(yīng)用領(lǐng)域具有較強的戰(zhàn)略意義。中國正逐步成長為全球?qū)捊麕О雽?dǎo)體材料生產(chǎn)的主要競爭市場之一。碳化硅襯底短期內(nèi)依然會面臨制備難度大、成本高昂的挑戰(zhàn)，目前碳化硅功率器件的價格仍數(shù)倍于硅基器件，下游應(yīng)用領(lǐng)域仍需平衡碳化硅器件的高價格與因碳化硅器件的優(yōu)越性能帶來的綜合成本下降之間的關(guān)系。碳化硅半導(dǎo)體主要應(yīng)用于以5G通信、國防、航空航天為的射頻領(lǐng)域和以新能源汽車、“新基建”為的電力電子領(lǐng)域，在民用、領(lǐng)域均具有明確且可觀的市場前景作者：見微數(shù)據(jù)鏈接：源：雪球著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請聯(lián)系作者獲得授權(quán)，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請注明出處。風(fēng)險提示：本文所提到的觀點只個人的意見，所涉及標(biāo)的不作推薦，據(jù)此買賣，風(fēng)險自負(fù)。 碳化硅半導(dǎo)體是新一代寬禁帶半導(dǎo)體。
SiC電子器件是微電子器件領(lǐng)域的研究熱點之一。SiC材料的擊穿電場有4MV/cm，很適合于制造高壓功率器件的有源層。而由于SiC襯底存在缺點等原因，將它直接用于器件制造時，性能不好。SiC襯底經(jīng)過外延之后，其表面缺點減少，晶格排列整齊，表面形貌良好，比襯底大為改觀，此時將其用于制造器件可以提高器件的性能。為了提高擊穿電壓，厚的外延層、好的表面形貌和較低的摻雜濃度是必需的。一些高壓雙極性器件，需外延膜的厚度超過50μm,摻雜濃度小于2×1015cm-3,載流子壽命大過1us。對于高反壓大功率器件，需要要在4H-SiC襯底上外延一層很厚的、低摻雜濃度的外延層。為了制作10KW的大功率器件，外延層厚度要達(dá)到100μm以上。高壓、大電流、高可靠性SiC電子器件的不斷發(fā)展對SiC外延薄膜提出了更多苛刻的要求，需要通過進一步深入的研究提高厚外延生長技術(shù)。碳化硅可在超過200℃的高溫下長期穩(wěn)定地工作，因此，相比于硅，碳化硅方案可以大量縮減冷卻負(fù)擔(dān)。廣東進口6寸led碳化硅襯底
碳化硅可在超過200℃的高溫下長期穩(wěn)定地工作。江蘇進口6寸半絕緣碳化硅襯底
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。一個設(shè)備可能會經(jīng)歷能量損失，原因有兩個：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。基于氮化鎵（GaN）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。江蘇進口6寸半絕緣碳化硅襯底
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