碳化硅是由碳元素和硅元素組成的一種化合物半導(dǎo)體材料，它與氮化鎵（GaN）、氮化鋁（AlN）、氧化鎵（Ga2O3）等，因禁帶寬度大于，在國(guó)內(nèi)也稱為第三代半導(dǎo)體材料。目前，以氮化鎵、碳化硅為的第三代半導(dǎo)體材料及相關(guān)器件芯片已成為全球高技術(shù)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略制高爭(zhēng)奪點(diǎn)。而對(duì)于碳化硅和氮化鎵這兩種芯片，如果想很大程度利用其材料本身的特性，較為理想的方案便是在碳化硅單晶襯底上生長(zhǎng)外延層。在碳化硅上長(zhǎng)同質(zhì)外延很好理解，憑借著禁帶寬度大、擊穿電場(chǎng)高、飽和電子漂移速度高、熱導(dǎo)率大等優(yōu)勢(shì)，碳化硅特別適于制造耐高溫、耐高壓，耐大電流的高頻大功率的器件，因此在電動(dòng)汽車、電源、、航天等領(lǐng)域很被看好。 SiC具有高溫強(qiáng)度大、抗氧化性強(qiáng)、耐磨損性好、熱穩(wěn)定性佳、熱膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率大、硬度高以及抗熱震。浙江半絕緣碳化硅襯底

    降低碳化硅襯底的成本的三個(gè)方法：1）做大尺寸：襯底的尺寸越大，邊緣的浪費(fèi)就越小，有利于進(jìn)一步降低芯片的成本。6英寸襯底面積為4英寸襯底的，相同的晶體制備時(shí)間內(nèi)襯底面積的倍數(shù)提升帶來(lái)襯底成本的大幅降低，與此同時(shí)，單片襯底上制備的芯片數(shù)量隨著襯底尺寸增大而增多，單位芯片的成本也即隨之降低。2）提高材料使用效率：由于技術(shù)限制，長(zhǎng)晶時(shí)間很難縮短，而單位時(shí)間內(nèi)長(zhǎng)晶越厚成本越低，因此可以設(shè)法增加晶錠厚度；另一方面，目前的切割工藝很容易造成浪費(fèi)，可以通過(guò)激光切割或其他技術(shù)手段減少切割損耗。3）提高良率：以山東天岳為例，碳化硅襯底產(chǎn)品良率逐年提升，綜合良率由30%提升至38%，國(guó)內(nèi)廠商良率情況普遍在40%左右，若能提升至60%-70%，碳化硅襯底生產(chǎn)成本將得到進(jìn)一步下降。 成都4寸半絕緣碳化硅襯底SiC在很寬的光譜范圍（2.2～3.2eV）內(nèi)也有良好的發(fā)光特性。

碳化硅（SiC）又叫金剛砂，密度是3.2g/cm3，天然碳化硅非常罕見(jiàn)，主要通過(guò)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(guò)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。

全球碳化硅襯底企業(yè)主要有CREE、II-VI、SiCrystal，國(guó)際企業(yè)相比國(guó)內(nèi)企業(yè)由于起步早，在產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)成熟度、產(chǎn)能規(guī)模等方面具備優(yōu)勢(shì)，搶占了全球碳化硅襯底絕大部分的市場(chǎng)份額。隨著下游終端市場(chǎng)，新能源汽車、光伏、5G基站等領(lǐng)域的快速增長(zhǎng)，為上游碳化硅襯底提供了巨大的市場(chǎng)活力，國(guó)內(nèi)以山東天岳、天科合達(dá)、爍科晶體等為的企業(yè)紛紛跑馬圈地碳化硅襯底市場(chǎng)，通過(guò)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)與資本投入，逐漸掌握了4英寸至6英寸，甚至8英寸的碳化硅襯造技術(shù)，縮小了與國(guó)際之間技術(shù)與產(chǎn)能方面的差距。碳化硅作為新興的戰(zhàn)略先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，它是發(fā)展第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。

“實(shí)際上，它們是電動(dòng)開(kāi)關(guān)。“我們可以選擇這些電子開(kāi)關(guān)的技術(shù)，它們可以啟用和禁用各種電機(jī)繞組，并有效地使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。”用于此功能的當(dāng)下流行的電子半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)稱為IGBT。90%以上的汽車制造商都在使用它們。它們是根據(jù)需要將電池電流轉(zhuǎn)換成電機(jī)的低價(jià)的方法。”這就是業(yè)界瞄準(zhǔn)SiCMOSFET的地方，SiCMOSFET的開(kāi)關(guān)速度比IGBT快。”(STMicroelectronics寬帶隙和功率射頻業(yè)務(wù)部門主管說(shuō)：“SiCMOSFET）還可以降低開(kāi)關(guān)損耗，同時(shí)降低中低功率水平下的傳導(dǎo)損耗。”它們可以以四倍于IGBT的頻率以相同的效率工作，由于更小的無(wú)源器件和更少的外部元件，從而降低了重量、尺寸和成本。因此，與硅解決方案相比，SiCMOSFET可將效率提高90%。”SiC的熱穩(wěn)定性比較高。在常壓下不會(huì)熔化。浙江半絕緣碳化硅襯底

SiC的臨界擊穿電場(chǎng)比常用半導(dǎo)體Si和GaAs都大很多。浙江半絕緣碳化硅襯底

碳化硅襯底可分為兩類：一類是具有高電阻率（電阻率≥105Ω·cm）的半絕緣型碳化硅襯底，另一類是低電阻率（電阻率區(qū)間為15～30mΩ·cm）的導(dǎo)電型碳化硅襯底。國(guó)內(nèi)供需仍存缺口，有效產(chǎn)能不足。我國(guó)2020年碳化硅導(dǎo)電型襯底產(chǎn)能約40萬(wàn)片/年（約當(dāng)4英寸）、外延片折合6英寸22萬(wàn)片/年、器件26萬(wàn)片/年；半絕緣型襯底折算4英寸產(chǎn)能近18萬(wàn)片/年。受限于良率及技術(shù)影響，目前國(guó)內(nèi)實(shí)際項(xiàng)目投產(chǎn)較為有限，實(shí)際產(chǎn)能開(kāi)出率較低。隨著新能源汽車、5G等下游應(yīng)用市場(chǎng)的快速起量，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品供給無(wú)法滿足需求，目前第三代半導(dǎo)體主要環(huán)節(jié)國(guó)產(chǎn)化率仍然較低，超過(guò)80%的產(chǎn)品要靠進(jìn)口。浙江半絕緣碳化硅襯底