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      碳化硅半導體產業鏈

      文章出處:粉體網網責任編輯:作者:粉體網人氣:-發表時間:2022-05-13 16:42:00【

      碳化硅半導體產業鏈主要包括“碳化硅高純粉料→單晶襯底→外延片→功率器件→模塊封裝→終端應用”等環節。

      1碳化硅高純粉料

      碳化硅高純粉料是采用PVT法生長碳化硅單晶的原料,其產品純度直接影響碳化硅單晶的生長質量以及電學性能。

      碳化硅粉料有多種合成方式,主要有固相法、液相法和氣相法3種。其中,固相法包括碳熱還原法、自蔓延高溫合成法和機械粉碎法;液相法包括溶膠-凝膠法和聚合物熱分解法;氣相法包括化學氣相沉積法、等離子體法和激光誘導法等。

      2單晶襯底

      單晶襯底是半導體的支撐材料、導電材料和外延生長基片。生產碳化硅單晶襯底的關鍵步驟是單晶的生長,也是碳化硅半導體材料應用的主要技術難點,是產業鏈中技術密集型和資金密集型的環節。目前,SiC單晶生長方法有物理氣相傳輸法(PVT法)、液相法(LPE法)、高溫化學氣相沉積法(HT-CVD法)等。
       

      碳化硅單晶生長方法對比表


       

      3外延片

      碳化硅外延片,是指在碳化硅襯底上生長了一層有一定要求的、與襯底晶向相同的單晶薄膜(外延層)的碳化硅片。實際應用中,寬禁帶半導體器件幾乎都做在外延層上,碳化硅晶片本身只作為襯底,包括GaN外延層的襯底。

      目前,碳化硅單晶襯底上的SiC薄膜制備主要有化學氣相淀積法(CVD)、液相法(LPE)、升華法、濺射法、MBE法等多種方法。其中,CVD法是制備高質量碳化硅晶體薄膜材料與器件的主要方法。

      4功率器件

      采用碳化硅材料制造的寬禁帶功率器件,具有耐高溫、高頻、高效的特性。

      按照器件工作形式,SiC功率器件主要包括功率二極管和功率開關管。SiC功率器件與硅基功率器件一樣,均采用微電子工藝加工而成。

      從碳化硅晶體材料來看,4H-SiC和6H-SiC在半導體領域的應用最廣,其中4H-SiC主要用于制備高頻、高溫、大功率器件,而6H-SiC主要用于生產光電子領域的功率器件。

      5模塊封裝

      模塊封裝可以優化碳化硅功率器件使用過程中的性能和可靠性,可靈活地將功率器件與不同的應用方案結合。

      目前,量產階段的相關功率器件封裝類型基本沿用了硅功率器件。碳化硅二極管的常用封裝類型以TO220為主,碳化硅MOSFET的常用封裝類型以TO247-3為主,少數采用TO247-4、D2PAK等新型封裝方式。

      6終端應用

      碳化硅器件具有體積小、功率大、頻率高、能耗低、損耗小、耐高壓等優點。當前主要應用領域:各類電源及服務器,光伏逆變器,風電逆變器,新能源汽車的車載充電機、電機驅動系統、直流充電樁,變頻空調,軌道交通,軍工等。

       

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