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河南4寸led碳化硅衬底

来源: 发布时间:2021年12月09日

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%SiC的基本结构单元是Si-C四面体,属于密堆积结构。河南4寸led碳化硅衬底

    半绝缘型碳化硅衬底主要应用于制造氮化镓射频器件。通过在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层,制得碳化硅基氮化镓外延片,可进一步制成氮化镓射频器件;导电型碳化硅衬底主要应用于制造功率器件。与传统硅功率器件制作工艺不同,碳化硅功率器件不能直接制作在碳化硅衬底上,需在导电型衬底上生长碳化硅外延层得到碳化硅外延片,并在外延层上制造各类功率器件。大尺寸碳化硅衬底有助于实现降本增效,已成主流发展趋势。衬底尺寸越大,单位衬底可生产更多的芯片,因而单位芯片成本越低,同时边缘浪费的减少将进一步降低芯片生产成本。目前业内企业量产的碳化硅衬底主要以4英寸和6英寸为主,在半绝缘型碳化硅市场,目前衬底规格以4英寸为主;而在导电型碳化硅市场,目前主流的衬底产品规格为6英寸。国际巨头CREE、II-VI以及国内的烁科晶体都已成功研发8英寸衬底产品。 天津进口导电碳化硅衬底碳化硅作为新兴的战略先导产业,它是发展第3代半导体产业的关键基础材料。

功率半导体是大国重器,必将获得国家战略性支持。  功率半导体产业是高铁、汽车、光伏、电网输电等应用的上游**零部件。 功率半导体国产化是我国实现集成电路产业自主可控的关键环节。功率半导体必将获得国家大基金及地方产业基金的持续战略性支持。经过5-10年的发展,我国将出现一两家企业跻身国际功率半导体产业一线梯队。欧美日三地把控高端市场,中低端市场大陆厂商替代率稳步上升IGBT 及中高压MOSFET 市场主要由欧美日三地企业把控,二极管、晶闸管、中低压MOSFET 等市场国内企业在逐步蚕食海外厂商市场份额,进口替代率稳步上升。

    碳化硅(SiC)是第三代化合物半导体材料。半导体产业的基石是芯片,制作芯片的材料按照历史进程分为:代半导体材料(大部分为目前使用的高纯度硅),第二代化合物半导体材料(砷化镓、磷化铟),第三代化合物半导体材料(碳化硅、氮化镓)。碳化硅因其优越的物理性能:高禁带宽度(对应高击穿电场和高功率密度)、高电导率、高热导率,将是未来被使用的制作半导体芯片的基础材料。从产业格局看,目前全球SiC产业格局呈现美国、欧洲、日本三足鼎立态势。其中美国全球独大,占有全球SiC产量的70%~80%,碳化硅晶圆市场CREE一家市占率高达6成之多;欧洲拥有完整的SiC衬底、外延、器件以及应用产业链,在全球电力电子市场拥有强大的话语权;日本是设备和模块开发方面的者。 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。

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。碳化硅的硬度很大,具有优良的导热和导电性能,高温时能抗氧化。天津进口导电碳化硅衬底

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。河南4寸led碳化硅衬底

碳化硅具有热导率高(比硅高3倍)、与氮化镓晶格失配小(4%)等优势,非常适合用作新一代发光二极管(LED)衬底材料。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中将碳化硅列为“新一代信息功能材料及器件”,在《中国制造2025》中明确大尺寸碳化硅单晶衬底为“关键战略材料”“先进半导体材料”。可以毫不夸张地说,碳化硅已成为全球半导体产业的前沿和制高点。从整体上来看,碳化硅半导体完整产业链包括:碳化硅原料-晶锭-晶片-外延-芯片-器件-模块,如图1所示。在LED的制备过程中,上游的碳化硅晶片(衬底)材料是决定LED颜色、亮度、寿命等性能指标的主要因素。河南4寸led碳化硅衬底

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