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成都6寸sic碳化硅衬底

来源: 发布时间:2022年07月03日

碳化硅是技术密集型行业,对研发人员操作经验、资金投入有较高要求。国际巨头半导体公司研发早于国内公司数十年,提前完成了技术积累工作。因此,国内企业存在人才匮乏、技术水平较低的困难,制约了半导体行业的产业化进程发展。而在碳化硅第三代半导体产业中,行业整体处于产业化初期,中国企业与海外企业的差距明显缩小。受益于中国5G通讯、新能源等新兴产业的技术水平、产业化规模的地位,国内碳化硅器件巨大的应用市场空间驱动上游半导体行业快速发展,国内碳化硅厂商具有自身优势。在全球半导体材料供应不足的背景下,国际企业纷纷提出碳化硅产能扩张计划并保持高研发投入。同时,国内本土SiC厂家加速碳化硅领域布局,把握发展机会,追赶国际企业。SiC的基本结构单元是Si-C四面体,属于密堆积结构。成都6寸sic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。 河北碳化硅衬底进口4寸半绝缘p-SiC电子迁移率比较高,饱和电子漂移速度**快,击穿电场**强,较适宜于制造高温、大功率、高频器件等。

    为何半绝缘型与导电型碳化硅衬底技术壁垒都比较高?PVT方法中SiC粉料纯度对晶片质量具有较大影响。粉料中一般含有极微量的氮(N),硼(B)、铝(Al)、铁(Fe)等杂质,其中氮是n型掺杂剂,在碳化硅中产生游离的电子,硼、铝是p型掺杂剂,产生游离的空穴。为了制备n型导电碳化硅晶片,在生长时需要通入氮气,让它产生的一部分电子中和掉硼、铝产生的空穴(即补偿),另外的游离电子使碳化硅表现为n型导电。为了制备高阻不导电的碳化硅(半绝缘型),在生长时需要加入钒(V)杂质,钒既可以产生电子,也可以产生空穴,让它产生的电子中和掉硼、铝产生的空穴(即补偿),它产生的空穴中和掉氮产生的电子,所以所生长的碳化硅几乎没有游离的电子、空穴,形成高阻不导电的晶片(半绝缘型)。掺钒工艺复杂,所以半绝缘碳化硅很难制备,成本很高。近年来也出现了通过点缺陷来实现高阻半绝缘碳化硅的方法。p型导电碳化硅也不容易制备,特别是低阻的p型碳化硅更不容易制备。

到2023年,SiC功率半导体市场预计将达到15亿美元。SiC器件的供应商包括富士、英飞凌、利特弗斯、三菱、安半导体、意法半导体、Rohm、东芝和Wolfspeed。Wolfspeed是CREE的一部分。电力电子在世界电力基础设施中发挥着关键作用。该技术用于工业(电机驱动)、交通(汽车、火车)、计算(电源)和可再生能源(太阳能、风能)。电力电子设备在系统中转换或转换交流电和直流电(AC和DC)。对于这些应用,行业使用各种功率半导体。一些半功率晶体管是晶体管,在系统中用作开关。它们允许电源在“开启”状态动,并在“关闭”状态下停止。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。

新能源汽车是碳化硅功率器件市场的主要增长驱动。SiC功率器件主要应用于新能源车逆变器、DC/DC转换器、电机驱动器和车载充电器(OBC)等电控领域,以完成较Si更高效的电能转换。预计随着新能源车需求快速爆发,以及SiC衬底工艺成熟、带来产业链降本增效,产业化进程有望提速。1)应用端:解决电动车续航痛点。据Wolfspeed测算,将纯电动汽车逆变器中的功率组件改成SiC时,可降低电力电子系统的体积、重量和成本,提升车辆5%-10%的续航。据英飞凌测算,SiC器件整体损耗相比Si基器件降低80%以上,导通及开关损耗减小,有助于增加电动车续航里程。SiC的机械强度、热学性能、抗腐蚀性、耐磨性等方面具有明显的优势且与IC工艺兼容。青岛进口sic碳化硅衬底

SiC材料具有良好的电学特性和力学特性,是一种非常理想的可适应诸多恶劣环境的半导体材料。成都6寸sic碳化硅衬底

    随着全球电子信息及太阳能光伏产业对硅晶片需求量的快速增长,硅晶片线切割用碳化硅微粉的需求量也正在迅速增加。以碳化硅(SiC)及GaN为**的宽禁带材料,是继Si和GaAs之后的第三代半导体。与Si及GaAs相比,SiC具有宽禁带、高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率、化学性能稳定等优点。所以,SiC特别适合于制造高温、高频、高功率、抗辐射、抗腐蚀的电子器件。此外,六方SiC与GaN晶格和热膨胀相匹配,也是制造高亮度GaN发光和激光二极管的理想衬底材料。SiC晶体目前主要应用于光电器件如蓝绿光发光二极管以及紫外光激光二极管和功率器件包括大功率肖托基二极管,MES晶体管微波器件等。成都6寸sic碳化硅衬底

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