成都碳化硅衬底进口6寸半绝缘

时间:2020年12月12日 来源:

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**梯队。欧美日三地把控**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。SiC具有高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性好、热稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、硬度高以及抗热震。成都碳化硅衬底进口6寸半绝缘

碳化硅SiC的应用前景  由于SiC具有上述众多优异的物理化学性质,不仅能够作为一种良好的高温结构材料,也是一种理想的高温半导体材料。近20年,伴随薄膜制备技术的高速发展,SiC薄膜已经被***应用于保护涂层、光致发光、场效应晶体管、薄膜发光二极管以及非晶Si太阳能电池的窗口材料等。另外,作为结构材料的SiC薄膜还被认为是核聚变堆中比较好的防护材料,在不锈钢基体上沉积一层SiC薄膜,可以**地降低氚的渗透率,并保持聚变反应的稳定性。总结起来,SiC具有以下几个方面的应用:(1)高的硬度与热稳定性,可用于***涂层;(2)稳定的结构,在核反应技术中用作核聚变堆等离子体的面对材料:(3)大的禁带宽度,可作为光的短波长区域发光材料。例如,3C-SiC的Eg=2.2eV,6H-SiC的Eg=2.9eV可分别用作绿色、蓝色LED材料,目前SiC蓝光LED已经商品化;(4)高的热导率,可作为超大规模集成电路和特大规模集成电路的热沉材料,**提高了电路的集成度;(5)优异的电学性能,在功率器件、微波器件、高温器件和抗辐射器件方面也具有***的应用前景。成都碳化硅衬底进口6寸半绝缘SiC的基本结构单元是Si-C四面体,属于密堆积结构。

国际上基本上采用PVT法制备碳化硅单晶。目前能提供4H-SiC晶片的企业主要集中在欧美和日本。其中Cree产量占全球市场的85%以上,占领着SiC晶体生长及相关器件制作研究的前沿。目前,Cree的6英寸SiC晶片已经商品化,可以小批量供货。此外,国内外还有一些初具规模的SiC晶片供应商,年销售量在1万片上下。Cree生产的SiC晶片有80%以上是自已消化的,用于LED衬底材料,所以Cree是全球***一家大量生产SiC基LED器件的公司,这个业务使得它的市场表现突出,公司市盈率长期居于高位

碳化硅sic的电学性质      

SiC的临界击穿电场比常用半导体Si和GaAs都大很多,这说明SiC材料制作的器件可承受很大的外加电压,具备很好的耐高特性。另外,击穿电场和热导率决定器件的最大功率传输能力。击穿电场对直流偏压转换为射频功率给出一个基本的界限,而热导率决定了器件获得恒定直流功率的难易程度。SiC具有优于Si和GaAs的高温工作特性,因为SiC的热导率和击穿电场均高出Si,GaAs好几倍,带隙也是GaAs,Si的两三倍。      

电子迁移率和空穴迁移率表示单位电场下载流子的漂移速度,是器件很重要的参数,会影响到微波器件跨导、FET的输出增益、功率FET的导通电阻以及其他参数。4H-SiC电子迁移率较大,但各向异性较弱;6H-SiC电子迁移率较小,但各向异性强。 碳化硅材料的重要用途还包括:微波器件衬底、石墨烯外延衬底。


       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,且在大功率LED方面具有非常大的优势。此外,碳化硅除了用作LED衬底,它还可以制造高耐压、大功率电力电子器件如肖特基二极管(SBD/JBS)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、晶闸管(GTO)、金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等,用于智能电网、太阳能并网、电动汽车等行业。与传统硅基功率电力电子器件相比,碳化硅基功率器件可以**降低能耗,节约电力。比如一台35kW的太阳能光伏并网逆变器,全部使用硅器件,能耗可达2.8kW,转换效率为92%,全部换成碳化硅的器件后,能耗可低至1.4kW,约为硅逆变器的50%,转换效率上升4%,为96%,一座30MW的太阳能发电站,全部使用碳化硅功率器件后可节约大量电能,节能效果十分***。碳化硅可在超过200℃的高温下长期稳定地工作,因此,相比于硅,碳化硅方案可以大量缩减冷却负担,实现系统的小型化和一体化。碳化硅基电力电子器件已经应用于新一代航空母舰的电磁弹射系统,大幅度提高了舰载机起降效率,增强了航母作战性能。 碳化硅是发展第3代半导体产业的关键基础材料。成都导电碳化硅衬底

SiC由Si原子和C原子组成,其晶体结构具有同质多型体的特点。成都碳化硅衬底进口6寸半绝缘

由于SiC单晶材料和外延设备的限制,上世纪七十年代中国才开始对碳化硅晶体进行深入研究。在国家973计划和863计划的支持下,中科院物理研究所、西安电子科技大学、山东大学、中电46所等重要机构启动了“宽禁带半导体SiC基础研究”、“SiC高频高温功率器件”和“SiC单晶衬**备”等项目。虽然目前与国际先进水平相比,我国仍有很大差距,但是山东大学研制出的SiC单晶生长加工和单晶炉技术在国内遥遥**。目前我国已成功掌握4英寸SiC单晶生长技术,2、3英寸SiC衬底已进行量产,各大研究机构正在重点研究6英寸SiC衬底的制备技术以及低位元错密度、大面积的SiC外延技术。西安电子科技大学已经通过外延生长法成功制得并测试证明6环SiC的品格结构情况,同时在材料性质、载流子输运展开理论和实验研究上取得重大进展。成都碳化硅衬底进口6寸半绝缘

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