郑州4寸sic碳化硅衬底

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。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。郑州4寸sic碳化硅衬底

在半导体行业的发展进程中，人们通常把Si和Ge元素半导体称为***代电子材料，把GaAs、InP、InAs等化合物半导体称为第二代半导体材料，而把Ⅲ族氮化物（主要包括GaN、相关化合物InN、AIN及其合金）、SiC、InSe、金刚石等宽带隙的化合物半导体称为第三代半导体材料。

碳化硅晶体（sic）结构具有同质多型的特点，其基本结构是Si-C四面体结构。它是由四个Si原子形成的四面体包围一个碳原子组成，按相同的方式一个Si原子也被四个碳原子的四面体包围，属于密堆积结构。 碳化硅衬底6寸SiC在很宽的光谱范围（2.2～3.2eV）内也有良好的发光特性。

       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。

碳化硅半导体是新一代宽禁带半导体，它具有热导率高（比硅高3倍）、与GaN晶格失配小（4%）等优势，非常适合用作新一代发光二极管（LED）衬底材料、大功率电力电子材料。

碳化硅半导体制备技术正不断取得进步，已经可以生长厚度为200μm的外延层，在此基础上研发出了反向阻塞电压高达8kV的SiC功率器件，如耗尽型功率MOSFET、结型场效应晶体管（JFET）、PIN二极管、IGBT以及GTO等。单管高达10kV的超高压功率器件已研发成功预计可在航空、航天、**、工业、电网等各个领域得到***的应用，我国正在实施“节能减排”的国家发展政策，碳化硅半导体无疑会对此起到巨大的推动用。 为了制造碳化硅半导体器件，需要在碳化硅晶片表面生长1层或数层碳化硅薄膜。

功率半导体多被用于转换器及逆变器等电力转换器进行电力控制。目前，功 率半导体材料正迎来材料更新换代，这些新材料就是SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓），二者的物理特性均优于现在使用的Si（硅），作为节能***受到了电力公司、汽车厂商和电子厂商等的极大期待。将Si换成GaN或SiC等化合物半导体，可大幅提高产品效率并缩小尺寸，这是Si功率半导体元件（以下简称功率元件）无法实现的。  目前，很多领域都将Si二极管、MOSFET及IGBT（绝缘栅双极晶体管）等晶体管用作功率元件，比如供电系统、电力机车、混合动力汽车、工厂内的生产设备、光伏发电系统的功率调节器、空调等白色家电、服务器及个人电脑等。这些领域利用的功率元件的材料也许不久就将被GaN和SiC所替代。SiC衬底吸收380纳米以下的紫外光，不适合用来研发380纳米以下的紫外LED。进口4寸sic碳化硅衬底外延加工

SiC的临界击穿电场比常用半导体Si和GaAs都大很多。郑州4寸sic碳化硅衬底

SiC 电子器件是微电子器件领域的研究热点之一。SiC 材料的击穿电场有4MV/cm，很适合于制造高压功率器件的有源层。而由于 SiC 衬底存在缺点等原因，将它直接用于器件制造时，性能不好。SiC 衬底经过外延之后，其表面缺点减少，晶格排列整齐，表面形貌良好，比衬底大为改观，此时将其用于制造器件可以提高器件的性能。为了提高击穿电压，厚的外延层、好的表面形貌和较低的掺杂浓度是必需的。  一些高压双极性器件，需外延膜的厚度超过 50μm,掺杂浓度小于 2× 1015cm-3,载流子寿命大过 1us。对于高反压大功率器件，需要要在 4H-SiC 衬底上外延一层很厚的、低掺杂浓度的外延层。为了制作 10KW 的大功率器件，外延层厚度要达到 100μm以上。高压、大电流、高可靠性 SiC 电子器件的不断发展对 SiC 外延薄膜提出了更多苛刻的要求，需要通过进一步深入的研究提高厚外延生长技术。郑州4寸sic碳化硅衬底

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