隨著下游新能源汽車、充電樁、光伏、5G基站等領(lǐng)域的爆發(fā)，了對第三代半導(dǎo)體——碳化硅材料襯底、外延與器件方面的巨大市場需求，國內(nèi)眾多企業(yè)紛紛通過加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)與資本投入布局碳化硅產(chǎn)業(yè)，我們首先來探討一下碳化硅襯底的國產(chǎn)化進(jìn)程。碳化硅分為立方相（閃鋅礦結(jié)構(gòu)）、六方相（纖鋅礦結(jié)構(gòu)）和菱方相3大類共 260多種結(jié)構(gòu)，目前只有六方相中的 4H-SiC、6H-SiC才有商業(yè)價值。另碳化硅根據(jù)電學(xué)性能的不同主要可分為高電阻（電阻率 ≥105Ω·cm）的半絕緣型碳化硅襯底和低電阻（電阻率區(qū)間為 15~30mΩ·cm）的導(dǎo)電型碳化硅襯底，滿足不同功能芯片需求碳化硅(SiC)由于其獨(dú)特的物理及電子特性，在一些應(yīng)用上成為比較好的半?導(dǎo)體材料。4寸碳化硅襯底進(jìn)口sic

    為何半絕緣型與導(dǎo)電型碳化硅襯底技術(shù)壁壘都比較高？PVT方法中SiC粉料純度對晶片質(zhì)量具有較大影響。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?dú)?，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）。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(diǎn)缺陷來實(shí)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。 河北進(jìn)口4寸半絕緣碳化硅襯底碳化硅非常適合用作新一代發(fā)光二極管（LED）襯底材料、大功率電力電子材料。

    碳化硅耐高溫，與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿均不起反應(yīng)，導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，具有很強(qiáng)的抗輻射能力。用碳化硅粉直接升華法可制得大體積和大面積碳化硅單晶。用碳化硅單晶可生產(chǎn)綠色或藍(lán)色發(fā)光二極管、場效應(yīng)晶體管，雙極型晶體管。用碳化硅纖維可制成雷達(dá)吸波材料，在***工業(yè)中前景廣闊。碳化硅超精細(xì)微粉是生產(chǎn)碳化硅陶瓷的理想材料。碳化硅陶瓷具有優(yōu)良的常溫力學(xué)性能，如高的抗彎強(qiáng)度，優(yōu)良的抗氧化性，耐腐蝕性，非常高的抗磨損以及低的磨擦系數(shù)，而且高溫力學(xué)性能（強(qiáng)度、抗蠕變性等）是已知陶瓷材料中比較好的材料，如晶須補(bǔ)強(qiáng)可改善碳化硅的韌性和強(qiáng)度。由于碳化硅優(yōu)異的理化性能，使其在石油、化工、微電子、汽車、航天航空、激光、原子能、機(jī)械、冶金行業(yè)中***得到應(yīng)用。如砂輪、噴咀、軸承、密封件、燃?xì)廨啓C(jī)動靜葉片，反射屏基片，發(fā)動機(jī)部件，耐火材料等。

設(shè)備制造商之間的一場大戰(zhàn)正在牽引逆變器領(lǐng)域展開，尤其是純電池電動汽車。一般來說，混合動力車正朝著48伏電池的方向發(fā)展。對于動力發(fā)明家來說，SiC對于混合動力車來說通常太貴了，盡管有例外。與混合動力一樣，純電池電動汽車由牽引逆變器組成。高壓母線將逆變器連接到蓄電池和電機(jī)。電池為汽車提供能量。驅(qū)動車輛的電機(jī)有三個接頭或電線。這三個連接延伸至牽引逆變器，然后連接至逆變器模塊內(nèi)的六個開關(guān)。每個開關(guān)實(shí)際上都是一個功率半導(dǎo)體，在系統(tǒng)中用作電開關(guān)。對于開關(guān)，現(xiàn)有的技術(shù)是IGBT。因此，牽引逆變器可能由六個額定電壓為1200伏的IGBT組成。功率半導(dǎo)體器件是實(shí)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。

隨著電力電子變換系統(tǒng)對于效率和體積提出更高的要求，SiC（碳化硅）將會是越來越合適的半導(dǎo)體器件。尤其針對光伏逆變器和UPS應(yīng)用，SiC器件是實(shí)現(xiàn)其高功率密度的一種非常有效的手段。由于SiC相對于Si的一些獨(dú)特性，對于SiC技術(shù)的研究，可以追溯到上世界70年代。簡單來說，SiC主要在以下3個方面具有明顯的優(yōu)勢:擊穿電壓強(qiáng)度高（10倍于Si）更寬的能帶隙（3倍于Si）熱導(dǎo)率高（3倍于Si）這些特性使得SiC器件更適合應(yīng)用在高功率密度、高開關(guān)頻率的場合。當(dāng)然，這些特性也使得大規(guī)模生產(chǎn)面臨一些障礙，直到2000年初單晶SiC晶片出現(xiàn)才開始逐步量產(chǎn)。目前標(biāo)準(zhǔn)的是4英寸晶片，但是接下來6英寸晶片也要誕生，這會導(dǎo)致成本有顯著的下降。而相比之下，當(dāng)今12英寸的Si晶片已經(jīng)很普遍，如果預(yù)測沒有問題的話，接下來4到5年的時間18英寸的Si晶片也會出現(xiàn)。碳化硅(SIC)是半導(dǎo)體界公認(rèn)的“一種未來的材料”。河北進(jìn)口4寸半絕緣碳化硅襯底

在現(xiàn)已開發(fā)的寬禁帶半導(dǎo)體中,碳化硅(SiC)半導(dǎo)體材料是研究**為成熟的一種。4寸碳化硅襯底進(jìn)口sic

    碳化硅襯備技術(shù)包括PVT法（物相傳輸法）、溶液法和HTCVD法（高溫氣相化學(xué)沉積法）等，目前國際上基本采用PVT法制備碳化硅單晶。SiC單晶生長經(jīng)歷3個階段，分別是Acheson法、Lely法、改良Lely法。利用SiC高溫升華分解特性，可采用升華法即Lely法來生長SiC晶體，它是把SiC粉料放在石墨坩堝和多孔石墨管之間，在惰性氣體（氬氣）環(huán)境溫度為2500℃的條件下進(jìn)行升華生長，可以生成片狀SiC晶體。但Lely法為自發(fā)成核生長方法，較難控制所生長SiC晶體的晶型，且得到的晶體尺寸很小，后來又出現(xiàn)了改良的Lely法，即PVT法（物相傳輸法），其優(yōu)點(diǎn)在于：采用SiC籽晶控制所生長晶體的晶型，克服了Lely法自發(fā)成核生長的缺點(diǎn)，可得到單一晶型的SiC單晶，且可生長較大尺寸的SiC單晶。 4寸碳化硅襯底進(jìn)口sic

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