碳化硅是C和Si組合中***穩(wěn)定的化合物，從晶體化學(xué)的角度來看，每個Si（C）原子與周邊包圍的C（Si）原子通過定向強(qiáng)四面體spa鍵結(jié)合，并有一定程度的極化，很低的層錯形成能量決定了Sic的多型體現(xiàn)象，六角密排4H-SiC、6H-SiC和立方密排的3C-SiC比較常見并且不同的多型體具有不同的電學(xué)性能與光學(xué)性能。通過對比硅和碳的電負(fù)性確定SiC晶體具有很強(qiáng)的離子共價鍵，原子化能值達(dá)到125okJ/mol，表明SiC的結(jié)構(gòu)、能量穩(wěn)定。此外，sic還有高達(dá)1200-1430K的德拜溫度。因此，SiC材料對各種外界作用有很高的穩(wěn)定性，在力學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)等方面有優(yōu)越性。

       與Si相比，SiC的禁帶寬度為其2-3倍，同時具有其4.4倍的熱導(dǎo)率，8倍的臨界擊穿電場，2倍的電子飽和漂移速度，這些優(yōu)異性能使其成為在航天航空、雷達(dá)、環(huán)境監(jiān)測、汽車馬達(dá)、通訊系統(tǒng)等應(yīng)用中生產(chǎn)耐高溫、高頻、抗輻射、大功率半導(dǎo)體器件材料的*****，特別是Sic發(fā)光二極管的輻射波長廣，在光電集成電路中具有廣闊的應(yīng)用前景。 SiC的熱穩(wěn)定性比較高。在常壓下不會熔化。深圳4寸n型碳化硅襯底

“實際上，它們是電動開關(guān)。“我們可以選擇這些電子開關(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)的低價的方法。”這就是業(yè)界瞄準(zhǔn)SiCMOSFET的地方，SiCMOSFET的開關(guān)速度比IGBT快。”(STMicroelectronics寬帶隙和功率射頻業(yè)務(wù)部門主管說：“SiCMOSFET）還可以降低開關(guān)損耗，同時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%。”廣東碳化硅襯底進(jìn)口4寸SiC的機(jī)械強(qiáng)度、熱學(xué)性能、抗腐蝕性、耐磨性等方面具有明顯的優(yōu)勢且與IC工藝兼容。

功率半成品在成熟節(jié)點上制造。這些設(shè)備旨在提高系統(tǒng)的效率并將能量損失降至比較低。通常，它們的額定值是由電壓和其他規(guī)格決定的，而不是由工藝幾何形狀決定的。多年來，占主導(dǎo)地位的功率半技術(shù)一直（現(xiàn)在仍然）基于硅，即功率MOSFET和絕緣柵雙極晶體管（IGBT）。功率MOSFET被認(rèn)為是低價、當(dāng)下流行的器件，用于適配器、電源和其他產(chǎn)品中。它們用于高達(dá)900伏的應(yīng)用中。在傳統(tǒng)的MOSFET器件中，源極和漏極位于器件的頂部。相比之下，功率MOSFET具有垂直結(jié)構(gòu)，其中源極和漏極位于器件的相對側(cè)。垂直結(jié)構(gòu)使設(shè)備能夠處理更高的電壓。

碳化硅半導(dǎo)體廣泛應(yīng)用于制造領(lǐng)域！眾所周知，碳化硅半導(dǎo)體功率器件可以應(yīng)用在新能源領(lǐng)域。“現(xiàn)在我們新能源汽車所用的電可能還有煤電，未來光伏發(fā)電就會占有更多比重，甚至全部使用光伏發(fā)電。”中科院院士歐陽明高曾在一次討論會上這樣說過，光伏需要新能源汽車來消費儲能，而新能源汽車也需要完全的可再生能源。下一步兩者的結(jié)合將形成新的增長點。在歐陽院士提到的三種主要應(yīng)用“光伏逆變器+儲能裝置+新能源汽車”中，碳化硅（SiC）MOSFET功率器件都是不可或缺的重要半導(dǎo)體器件。SiC襯底吸收380納米以下的紫外光，不適合用來研發(fā)380納米以下的紫外LED。

PVT方法中SiC粉料純度對晶片質(zhì)量影響很大。粉料中一般含有極微量的氮（N），硼（B）、鋁（Al）、鐵（Fe）等雜質(zhì)，其中氮是n型摻雜劑，在碳化硅中產(chǎn)生游離的電子，硼、鋁是p型摻雜劑，產(chǎn)生游離的空穴。為了制備n型導(dǎo)電碳化硅晶片，在生長時需要通入氮氣，讓它產(chǎn)生的一部分電子中和掉硼、鋁產(chǎn)生的空穴（即補(bǔ)償），另外的游離電子使碳化硅表現(xiàn)為n型導(dǎo)電。為了制備高阻不導(dǎo)電的碳化硅（半絕緣型），在生長時需要加入釩（V）雜質(zhì)，釩既可以產(chǎn)生電子，也可以產(chǎn)生空穴，讓它產(chǎn)生的電子中和掉硼、鋁產(chǎn)生的空穴（即補(bǔ)償），它產(chǎn)生的空穴中和掉氮產(chǎn)生的電子，所以所生長的碳化硅幾乎沒有游離的電子、空穴，形成高阻不導(dǎo)電的晶片（半絕緣型，SI）。摻釩工藝復(fù)雜，所以半絕緣碳化硅很難制備，成本很高。近年來也出現(xiàn)了通過點缺點來實現(xiàn)高阻半絕緣碳化硅的方法。p型導(dǎo)電碳化硅也不容易制備，特別是低阻的p型碳化硅更不容易制備。雖然對于半絕緣型和p型導(dǎo)電碳化硅晶片的需求量日益增長，但是由于摻雜量和雜質(zhì)原子分布不易控制等技術(shù)難度以及成本原因，即使是Cree也采用限量供應(yīng)的方式出貨，其他廠商基本不提供這類碳化硅的批量供應(yīng)。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。山東碳化硅襯底進(jìn)口4寸半絕緣

碳化硅可在超過200℃的高溫下長期穩(wěn)定地工作。深圳4寸n型碳化硅襯底

國內(nèi)通過自行研制、或引進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備涉足SiC晶體生產(chǎn)的研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)越來越多，許多企業(yè)引進(jìn)外延設(shè)備進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，形成初始規(guī)模的SiC產(chǎn)業(yè)鏈。        雖然目前SiC器件的研究已經(jīng)取得了矚目的成果，但是SiC材料還沒有發(fā)揮其比較大性能。近幾年，利用PVT法和CVD法，采用緩沖層、臺階控制外延及位置競爭等技術(shù)生長SiC薄膜質(zhì)量已經(jīng)取得了驚人的進(jìn)步，且實現(xiàn)了可控?fù)诫s。但晶體中仍含有大量的微管、位錯和層錯等缺點，嚴(yán)重限制了SiC芯片成品率及大電流需求。SiC電力電子器件要想應(yīng)用于牽**域，單個芯片面積必須要在1.2cm2以上，以保證100A以上的通流能力，降低多芯片并聯(lián)產(chǎn)生的寄生參數(shù)。因此，SiC材料必須解決上述缺點問題，SiC器件才有可能在牽**域批量應(yīng)用。深圳4寸n型碳化硅襯底