6寸led碳化硅衬底外延加工

    为何半绝缘型与导电型碳化硅衬底技术壁垒都比较高？PVT方法中SiC粉料纯度对晶片质量具有较大影响。粉料中一般含有极微量的氮（N），硼（B）、铝（Al）、铁（Fe）等杂质，其中氮是n型掺杂剂，在碳化硅中产生游离的电子，硼、铝是p型掺杂剂，产生游离的空穴。为了制备n型导电碳化硅晶片，在生长时需要通入氮气，让它产生的一部分电子中和掉硼、铝产生的空穴（即补偿），另外的游离电子使碳化硅表现为n型导电。为了制备高阻不导电的碳化硅（半绝缘型），在生长时需要加入钒（V）杂质，钒既可以产生电子，也可以产生空穴，让它产生的电子中和掉硼、铝产生的空穴（即补偿），它产生的空穴中和掉氮产生的电子，所以所生长的碳化硅几乎没有游离的电子、空穴，形成高阻不导电的晶片（半绝缘型）。掺钒工艺复杂，所以半绝缘碳化硅很难制备，成本很高。近年来也出现了通过点缺陷来实现高阻半绝缘碳化硅的方法。p型导电碳化硅也不容易制备，特别是低阻的p型碳化硅更不容易制备。 SiC作为衬底材料应用的***程度仅次于蓝宝石，目前还没有第三种衬底用于GaNLED的商业化生产。6寸led碳化硅衬底外延加工

的中端功率半导体器件是IGBT，它结合了MOSFET和双极晶体管的特性。IGBT用于400伏至10千伏的应用。问题是功率MOSFET和IGBT正达到其理论极限，并遭受不必要的能量损失。一个设备可能会经历能量损失，原因有两个：传导和开关。传导损耗是由于器件中的电阻引起的，而开关损耗发生在开关状态。这就是碳化硅适合的地方。基于氮化镓（GaN）的电力半成品也正在出现。GaN和SiC都是宽带隙技术。硅的带隙为1.1eV。相比之下，SiC的带隙为3.3eV，而GaN为3.4eV。DC-DC转换器获取蓄电池电压，然后将其降到较低的电压。这用于控制车窗、加热器和其他功能。6寸碳化硅衬底进口sic目前商用碳化硅外延设备生长速率一般为每小时10μm，且不能持续生长。

SiC碳化硅是制作高温、高频、大功率、高压器件的理想材料之一：由碳元素和硅元素组成的一种化合物半导体材料。相比传统的硅材料（Si），碳化硅（SiC）的禁带宽度是硅的3倍；导热率为硅的4-5倍；击穿电压为硅的8-10倍；电子饱和漂移速率为硅的2-3倍。优势体现在：1)耐高压特性：更低的阻抗、禁带宽度更宽，能承受更大的电流和电压，带来更小尺寸的产品设计和更高的效率；2)耐高频特性：SiC器件在关断过程中不存在电流拖尾现象，能有效提高元件的开关速度（大约是Si的3-10倍），适用于更高频率和更快的开关速度；3)耐高温特性：SiC相较硅拥有更高的热导率，能在更高温度下工作。

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SiC材料具有良好的电学特性和力学特性，是一种非常理想的可适应诸多恶劣环境的半导体材料。

N型碳化硅衬底材料是支撑电力电子行业发展必不可少的重要材料。其耐高压、耐高频等突出的物理特性可以广泛应用于大功率高频电子器件、电动汽车PCU、光伏逆变、轨道交通电力控制系统等领域，起到减小体积简化系统，提升功率密度的作用，发光二极管（LED）是利用半导体中电子与空穴复合发光的一种电子元器件，是一种节能环保的冷光源。SiC材料具有与GaN晶格失配小、热导率高、器件尺寸小、抗静电能力强、可靠性高等优点是GaN系外延材料的理想衬底，由于其良好的热导率，解决了功率型GaN-LED器件的散热问题，特别适合制备大功率的半导体照明用LED，这样提高了出光效率，又能有效的降低能耗。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。江苏进口4寸sic碳化硅衬底

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。6寸led碳化硅衬底外延加工

SiC晶体的获得早是用AchesonZ工艺将石英砂与C混合放入管式炉中2600℃反应生成，这种方法只能得到尺寸很小的多晶SiC。至1955年，Lely用无籽晶升华法生长出了针状3C-SiC孪晶，由此奠定了SiC的发展基础。20世纪80年代初Tairov等采用改进的升华工艺生长出SiC晶体，SiC作为一种实用半导体开始引起人们的研究兴趣，国际上一些先进国家和研究机构都投入巨资进行SiC研究。20世纪90年代初，Cree Research Inc用改进的Lely法生长6H-SiC晶片并实现商品化，并于1994年制备出4H-SiC晶片。这一突破性进展立即掀起了SiC晶体及相关技术研究的热潮。目前实现商业化的SiC晶片只有4H-和6H-型，且均采用PVD技术，以美国CreeResearch Inc为**。采用此法已逐步提高SiC晶体的质量和直径达7.5cm，目前晶圆直径已超过10cm，比较大有用面积达到40mm2，微导管密度已下降到小于0.1/cm2。6寸led碳化硅衬底外延加工

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