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碳化硅二极管有哪些(xie)品牌和(he)规格(ge)参(can)数(shu)等-碳化硅二极管厂商

信息来源(yuan):本站 日期:2017-12-28 

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一、碳化硅的(de)来源(yuan)

碳(tan)化(hua)(hua)硅(SiC)是用石英砂、石油(you)焦(或煤焦)、木屑为(wei)原(yuan)料经(jing)过电阻炉高温锻炼而成。碳(tan)化(hua)(hua)硅在(zai)大自然(ran)也存(cun)在(zai)罕见的矿(kuang)藏,莫桑石。 碳(tan)化(hua)(hua)硅又称(cheng)碳(tan)硅石。在(zai)今世(shi)C、N、B等非氧化(hua)(hua)物高技(ji)本(ben)领火原(yuan)猜中,碳(tan)化(hua)(hua)硅为(wei)运用最广泛、最经(jing)济(ji)的一(yi)种。能够称(cheng)为(wei)金钢砂或耐火砂。


碳化(hua)(hua)硅(gui)(gui)因为化(hua)(hua)学(xue)功能安稳、导热系数(shu)高、热膨胀系数(shu)小、耐磨功能好,除作磨料(liao)用外(wai),还有许多其他用处,例如(ru):以特别工艺(yi)把碳化(hua)(hua)硅(gui)(gui)粉末涂布(bu)于水轮机叶轮或汽缸体的内壁,可进步(bu)(bu)其耐磨性而延伸运用寿命1~2倍;用以制(zhi)成的高档耐火资(zi)料(liao),耐热震、体积小、重量轻而强(qiang)度高,节能作用好。低等第碳化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(含SiC约85%)是极好的脱氧剂(ji),用它可加(jia)速炼钢速度,并便于操控化(hua)(hua)学(xue)成分,进步(bu)(bu)钢的质量。此(ci)外(wai),碳化(hua)(hua)硅(gui)(gui)还许多用于制(zhi)作电热元件(jian)硅(gui)(gui)碳棒。


碳化(hua)硅的(de)(de)硬度很(hen)大,莫氏硬度为9.5级,仅次于世界上最(zui)硬的(de)(de)金(jin)刚石(shi)(10级),具(ju)有优秀的(de)(de)导热功能,是一(yi)种半(ban)导体,高温时能抗氧化(hua)。


碳化硅进程表

1905年 第一次在陨(yun)石(shi)中发现碳化硅

1907年 第一只碳化硅晶体发光二极管诞生

1955年 理论(lun)和技(ji)能上重大(da)打破,LELY提出成(cheng)长高品质(zhi)碳化概念,从此将SiC作(zuo)为重要的电子资料

1958年 在波士顿(dun)举行第一次世界碳化硅会议(yi)进行学术交流

1978年 六、七(qi)十(shi)年代碳化(hua)硅首要由前苏联(lian)进(jin)行(xing)研(yan)讨。到1978年初次选用(yong)“LELY改(gai)进(jin)技能(neng)”的晶粒提纯成长办(ban)法

1987年(nian)~至(zhi)今(jin)以CREE的(de)研讨效果树(shu)立碳(tan)化(hua)硅(gui)出产(chan)线,供货(huo)商(shang)开端供给商(shang)品化(hua)的(de)碳(tan)化(hua)硅(gui)基。

2001年德国Infineon公司推出(chu)SiC二(er)极管(guan)产品,美国Cree和(he)意法(fa)半导体等厂商也紧(jin)随其后推出(chu)了SiC二(er)极管(guan)产品。在日本,罗姆、新日本无线及瑞萨电子(zi)等投产了SiC二(er)极管(guan)。


二、碳化硅器材的优势特性(xing)

碳(tan)化(hua)硅(gui)(SiC)是现(xian)在开(kai)展(zhan)最成熟的(de)宽禁带半(ban)导体资料,世界各国对SiC的(de)研讨(tao)十分重视,纷(fen)繁投入许多的(de)人力物(wu)力积极开(kai)展(zhan),美国、欧洲、日(ri)本等不仅从国家层面上(shang)拟定了相应(ying)的(de)研讨(tao)规划,并且一(yi)些世界电(dian)子业巨(ju)头也都投入巨(ju)资开(kai)展(zhan)碳(tan)化(hua)硅(gui)半(ban)导体器材(cai)。

与(yu)一般(ban)硅(gui)比较,选用碳化硅(gui)的元器材有(you)如下特性:

碳化硅二极管厂商

高压特性

碳(tan)化硅器材是平等硅器材耐(nai)压(ya)的10倍

碳(tan)化硅肖(xiao)特基(ji)管耐压可达2400V。

碳化硅(gui)场效应管耐压可达数万伏(fu),且通态电阻并(bing)不(bu)很大。

碳化硅二极管厂商

高温特性

在Si资料现(xian)已挨近理论功(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)极限的(de)今日(ri),SiC功(gong)(gong)率器(qi)(qi)材(cai)因其高耐(nai)压、低损耗、高功(gong)(gong)率等特性,一向被视(shi)为(wei)“抱(bao)负器(qi)(qi)材(cai)”而(er)备(bei)受等待。可(ke)是,相关于以(yi)往的(de)Si原(yuan)料器(qi)(qi)材(cai),SiC功(gong)(gong)率器(qi)(qi)材(cai)在功(gong)(gong)能(neng)(neng)(neng)与本钱间的(de)平衡以(yi)及其对(dui)高工艺的(de)需求(qiu),将成为(wei)SiC功(gong)(gong)率器(qi)(qi)材(cai)能(neng)(neng)(neng)否(fou)真实(shi)遍及的(de)要害。

现(xian)(xian)在,低(di)功耗(hao)的碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)器(qi)材现(xian)(xian)已从实(shi)验室进入了有用器(qi)材出产阶段。现(xian)(xian)在碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)圆(yuan)片的价格还(hai)较高,其缺点(dian)也多。经过不断(duan)的研(yan)讨开发,估计到2010年前后,碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)器(qi)材将操纵功率(lv)器(qi)材的商场。但(dan)实(shi)际上并(bing)非如(ru)此。



三、最(zui)受重视的碳化硅MOS


SiC器材分类

碳化硅二极管厂商

SiC-MOSFET

SiC-MOSFET 是(shi)碳化(hua)硅电力电子(zi)器(qi)材研讨中最受重视的器(qi)材。效果(guo)比(bi)较突出的就是(shi)美国(guo)的Cree公司和(he)日本的ROHM公司。

在Si资料现已挨近理论功(gong)能(neng)极限的今日,SiC功(gong)率(lv)器(qi)材(cai)(cai)因其(qi)高耐压、低(di)损(sun)耗(hao)、高功(gong)率(lv)等特性,一(yi)向被视为(wei)“抱(bao)负(fu)器(qi)材(cai)(cai)”而备受等待。可是(shi),相关(guan)于以往(wang)的Si原(yuan)料器(qi)材(cai)(cai),SiC功(gong)率(lv)器(qi)材(cai)(cai)在功(gong)能(neng)与本钱(qian)间的平衡以及其(qi)对高工艺的需求,将成为(wei)SiC功(gong)率(lv)器(qi)材(cai)(cai)能(neng)否(fou)真(zhen)实遍及的要害。

碳化硅MOS的结构

碳化硅(gui)MOSFET(SiC MOSFET)N+源区和(he)(he)P井掺杂都(dou)是选用离子注入(ru)的(de)办(ban)法,在(zai)(zai)1700℃温度中进行退(tui)火激(ji)活(huo)。另一(yi)个(ge)要害的(de)工(gong)艺是碳化硅(gui)MOS栅(zha)氧化物的(de)构(gou)(gou)成(cheng)(cheng)。因为碳化硅(gui)材(cai)猜中一(yi)起有Si和(he)(he)C两种原子存在(zai)(zai),需求十分特别的(de)栅(zha)介质成(cheng)(cheng)长办(ban)法。其沟(gou)槽星结构(gou)(gou)的(de)优(you)势如下:

平(ping)面vs沟槽

碳化硅二极管厂商

SiC-MOSFET选(xuan)用沟(gou)槽(cao)结构(gou)可最大极限地发挥SiC的特性。

碳化硅二极管厂商


碳化(hua)硅(gui)MOS的(de)优势

硅(gui)IGBT在一般(ban)状况下只能(neng)作(zuo)(zuo)业在20kHz以(yi)下的(de)频率(lv)。因为遭到资料的(de)约束(shu),高(gao)压(ya)高(gao)频的(de)硅(gui)器材(cai)无法完成。碳(tan)化硅(gui)MOSFET不仅合适(shi)于(yu)从600V到10kV的(de)广泛电压(ya)规模,一起具有单极型器材(cai)的(de)杰出开(kai)关功能(neng)。比较于(yu)硅(gui)IGBT,碳(tan)化硅(gui)MOSFET在开(kai)关电路中不存(cun)在电流拖尾的(de)状况具有更低(di)的(de)开(kai)关损(sun)耗和更高(gao)的(de)作(zuo)(zuo)业频率(lv)。

20kHz的碳(tan)化(hua)硅(gui)MOSFET模块(kuai)的损耗能够比3kHz的硅(gui)IGBT模块(kuai)低一半, 50A的碳(tan)化(hua)硅(gui)模块(kuai)就能够替换(huan)150A的硅(gui)模块(kuai)。显现了(le)碳(tan)化(hua)硅(gui)MOSFET在(zai)工作频率和功率上的巨(ju)大优势(shi)。

碳化(hua)硅MOSFET寄生体二极(ji)管具(ju)有极(ji)小(xiao)的反向(xiang)恢复时(shi)刻(ke)trr和(he)反向(xiang)恢复电荷Qrr。如图所示(shi),同一额定(ding)电流900V的器(qi)材,碳化(hua)硅MOSFET 寄生二极(ji)管反向(xiang)电荷只需(xu)平(ping)等电压标准硅基MOSFET的5%。关(guan)于桥(qiao)式电路来(lai)说(特别(bie)当LLC变换器(qi)作业在(zai)高(gao)于谐振(zhen)频(pin)率(lv)的时(shi)分),这个方针(zhen)十分要害,它能够减小(xiao)死(si)区时(shi)刻(ke)以及体二极(ji)管的反向(xiang)恢复带来(lai)的损耗和(he)噪音,便于进步(bu)开(kai)关(guan)工作频(pin)率(lv)。

碳化硅二极管厂商

碳(tan)化硅MOS管的作用(yong)

碳(tan)化硅(gui)MOSFET模块(kuai)在(zai)光伏(fu)、风电(dian)、电(dian)动(dong)(dong)(dong)汽(qi)车及轨道交通等中高(gao)(gao)功(gong)率(lv)电(dian)力体(ti)(ti)系(xi)运用(yong)上(shang)具(ju)有巨大(da)的(de)(de)(de)优势。碳(tan)化硅(gui)器(qi)材的(de)(de)(de)高(gao)(gao)压高(gao)(gao)频和高(gao)(gao)功(gong)率(lv)的(de)(de)(de)优势,能够打破(po)现有电(dian)动(dong)(dong)(dong)汽(qi)车电(dian)机(ji)规(gui)划上(shang)因器(qi)材功(gong)能而遭到的(de)(de)(de)约束,这是现在(zai)国内(nei)(nei)外(wai)电(dian)动(dong)(dong)(dong)汽(qi)车电(dian)机(ji)范畴研制的(de)(de)(de)要点(dian)。如电(dian)装和丰田(tian)合(he)作开(kai)发的(de)(de)(de)混合(he)电(dian)动(dong)(dong)(dong)汽(qi)车(HEV)、纯电(dian)动(dong)(dong)(dong)汽(qi)车(EV)内(nei)(nei)功(gong)率(lv)操控(kong)单元(PCU),运用(yong)碳(tan)化硅(gui)MOSFET模块(kuai),体(ti)(ti)积(ji)比减小到1/5。三菱开(kai)发的(de)(de)(de)EV马达驱动(dong)(dong)(dong)体(ti)(ti)系(xi),运用(yong)SiC MOSFET模块(kuai),功(gong)率(lv)驱动(dong)(dong)(dong)模块(kuai)集(ji)成到了(le)电(dian)机(ji)内(nei)(nei),完(wan)成了(le)一体(ti)(ti)化和小型化方针。估计在(zai)2018年(nian)-2020年(nian)碳(tan)化硅(gui)MOSFET模块(kuai)将广泛运用(yong)在(zai)国内(nei)(nei)外(wai)的(de)(de)(de)电(dian)动(dong)(dong)(dong)汽(qi)车上(shang)。 



四、碳化(hua)硅肖特二极(ji)管


碳化(hua)硅(gui)肖特基二极管

碳化硅肖特(te)基二极管结构

碳化硅肖特基二极(ji)管(guan)(guan)(SiC SBD)的器材选用了结(jie)势垒肖特基二极(ji)管(guan)(guan)结(jie)构(JBS),能(neng)够有(you)(you)效(xiao)降低反(fan)向漏电流,具有(you)(you)更好的耐高压(ya)才能(neng)。


碳化(hua)硅(gui)肖特基二极(ji)管优势

碳化(hua)(hua)(hua)(hua)硅肖(xiao)(xiao)特(te)(te)(te)(te)基(ji)二(er)极(ji)管(guan)是(shi)一种(zhong)单极(ji)型器材(cai),因而(er)比较(jiao)于传统的(de)(de)(de)(de)硅快恢(hui)复(fu)二(er)极(ji)管(guan)(Si FRD),碳化(hua)(hua)(hua)(hua)硅肖(xiao)(xiao)特(te)(te)(te)(te)基(ji)二(er)极(ji)管(guan)具(ju)有(you)抱负的(de)(de)(de)(de)反向(xiang)恢(hui)复(fu)特(te)(te)(te)(te)性。在(zai)(zai)器材(cai)从(cong)正(zheng)导游通向(xiang)反向(xiang)阻断变换时,简直(zhi)没有(you)反向(xiang)恢(hui)复(fu)电流(如图1.2a),反向(xiang)恢(hui)复(fu)时刻(ke)小于20ns,甚至600V10A的(de)(de)(de)(de)碳化(hua)(hua)(hua)(hua)硅肖(xiao)(xiao)特(te)(te)(te)(te)基(ji)二(er)极(ji)管(guan)的(de)(de)(de)(de)反向(xiang)恢(hui)复(fu)时刻(ke)在(zai)(zai)10ns以内。因而(er)碳化(hua)(hua)(hua)(hua)硅肖(xiao)(xiao)特(te)(te)(te)(te)基(ji)二(er)极(ji)管(guan)能(neng)够作业在(zai)(zai)更高(gao)的(de)(de)(de)(de)频率(lv),在(zai)(zai)相同频率(lv)下具(ju)有(you)更高(gao)的(de)(de)(de)(de)功率(lv)。另一个重要的(de)(de)(de)(de)特(te)(te)(te)(te)点(dian)是(shi)碳化(hua)(hua)(hua)(hua)硅肖(xiao)(xiao)特(te)(te)(te)(te)基(ji)二(er)极(ji)管(guan)具(ju)有(you)正(zheng)的(de)(de)(de)(de)温度系(xi)(xi)数,跟着温度的(de)(de)(de)(de)上升(sheng)电阻也逐步上升(sheng),这与硅FRD正(zheng)好(hao)相反。这使得碳化(hua)(hua)(hua)(hua)硅肖(xiao)(xiao)特(te)(te)(te)(te)基(ji)二(er)极(ji)管(guan)十分合适并联(lian)有(you)用,增加了体系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)安全性和可靠性。


归(gui)纳(na)碳化硅肖特基二极管的(de)首要优势,有如下(xia)特点(dian):

1. 简直无开关损(sun)耗

2. 更(geng)高的开关频率

3. 更(geng)高的功率

4. 更高(gao)的作(zuo)业温度

5. 正(zheng)的温度系数(shu),合(he)适于并联(lian)工(gong)作

6. 开关特(te)性简直(zhi)与温度无(wu)关

碳化硅肖(xiao)特基二极(ji)管的运用(yong)

碳(tan)化硅(gui)肖特基(ji)二极管可广泛运用(yong)于开关电(dian)源(yuan)、功(gong)率(lv)要(yao)素校对(PFC)电(dian)路(lu)、不间(jian)断电(dian)源(yuan)(UPS)、光伏逆变器(qi)等中(zhong)高功(gong)率(lv)范(fan)畴,可明显的(de)(de)削减电(dian)路(lu)的(de)(de)损耗,进步电(dian)路(lu)的(de)(de)作(zuo)业(ye)频率(lv)。在(zai)PFC电(dian)路(lu)顶用(yong)碳(tan)化硅(gui)SBD替代本(ben)来的(de)(de)硅(gui)FRD,可使电(dian)路(lu)作(zuo)业(ye)在(zai)300kHz以(yi)上(shang),功(gong)率(lv)根本(ben)坚(jian)持(chi)不变,而(er)比(bi)较下运用(yong)硅(gui)FRD的(de)(de)电(dian)路(lu)在(zai)100kHz以(yi)上(shang)的(de)(de)功(gong)率(lv)急(ji)剧下降(jiang)(jiang)。跟着工作(zuo)频率(lv)的(de)(de)进步,电(dian)感等无源(yuan)原件的(de)(de)体(ti)积(ji)相应下降(jiang)(jiang),整个(ge)电(dian)路(lu)板的(de)(de)体(ti)积(ji)下降(jiang)(jiang)30%以(yi)上(shang)。



五、人们(men)是怎么(me)评(ping)估碳化硅的?


简(jian)直凡(fan)能读到的文章都是这(zhei)样介绍碳(tan)化硅:

 碳(tan)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)的(de)(de)(de)能(neng)带(dai)距离为(wei)硅(gui)(gui)(gui)(gui)的(de)(de)(de)2.8倍(bei)(宽禁(jin)带(dai)),到达3.09电(dian)(dian)子伏特。其绝缘(yuan)击穿场强(qiang)为(wei)硅(gui)(gui)(gui)(gui)的(de)(de)(de)5.3倍(bei),高达3.2MV/cm.其导(dao)(dao)热率(lv)是硅(gui)(gui)(gui)(gui)的(de)(de)(de)3.3倍(bei),为(wei)49w/cm.k。由(you)碳(tan)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)制成的(de)(de)(de)肖特基二(er)极管及MOS场效应晶体管,与相同耐压的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)器(qi)材(cai)比(bi)较,其漂(piao)移(yi)电(dian)(dian)阻区的(de)(de)(de)厚度薄(bo)了一个数(shu)量(liang)(liang)(liang)级(ji)。其杂(za)质浓(nong)度可为(wei)硅(gui)(gui)(gui)(gui)的(de)(de)(de)2个数(shu)量(liang)(liang)(liang)级(ji)。由(you)此,碳(tan)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)器(qi)材(cai)的(de)(de)(de)单位面 积的(de)(de)(de)阻抗仅为(wei)硅(gui)(gui)(gui)(gui)器(qi)材(cai)的(de)(de)(de)100分之一。它的(de)(de)(de)漂(piao)移(yi)电(dian)(dian)阻简(jian)直就等于器(qi)材(cai)的(de)(de)(de)悉数(shu)电(dian)(dian)阻。因(yin)而碳(tan)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)器(qi)材(cai)的(de)(de)(de)发热量(liang)(liang)(liang)极低(di)。这有(you)(you)助(zhu)于削(xue)减传导(dao)(dao)和开关(guan)损耗,工作频率(lv)一般(ban)也要(yao)比(bi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)器(qi)材(cai)高10倍(bei)以(yi)上。此外,碳(tan)化硅(gui)(gui)(gui)(gui)半导(dao)(dao)体还(hai)有(you)(you)的(de)(de)(de)固有(you)(you)的(de)(de)(de)强(qiang)抗辐(fu)射(she)才能(neng)。

近年运用(yong)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)资(zi)料(liao)制作的(de)(de)IGBT(绝(jue)缘(yuan)栅双极晶体管)等(deng)功率(lv)器(qi)(qi)材(cai),已可(ke)选用(yong)少子(zi)注(zhu)入等(deng)工(gong)艺,使(shi)其通(tong)态阻抗减为一(yi)般硅(gui)(gui)器(qi)(qi)材(cai)的(de)(de)十分之一(yi)。再加上碳(tan)(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)器(qi)(qi)材(cai)自身发热量(liang)小(xiao),因而碳(tan)(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)器(qi)(qi)材(cai)的(de)(de)导热功能极优。还有,碳(tan)(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)功率(lv)器(qi)(qi)材(cai)可(ke)在400℃的(de)(de)高(gao)温下正常工(gong)作。其可(ke)运用(yong)体积微(wei)小(xiao)的(de)(de)器(qi)(qi)材(cai)操控(kong)很大的(de)(de)电流。工(gong)作电压(ya)也高(gao)得(de)多(duo)。



六、现在碳(tan)化硅(gui)器材开展状况(kuang)怎么?


1,技能参(can)数:举(ju)例来说(shuo),肖(xiao)特基二(er)极管电压由250伏(fu)进步(bu)到1000伏(fu)以上,芯(xin)片(pian)面积小(xiao)了,但电流只需几十(shi)安。工(gong)作温度(du)进步(bu)到180℃,离介绍能达600℃相差(cha)很远。压降更(geng)不尽人意,与硅(gui)资料没(mei)有(you)不同,高的正向(xiang)压降要到达2V。

2,商场价格:约为硅资料制作(zuo)的5到6倍。



七、碳(tan)化硅(SiC)器材开展中的(de)难(nan)题在哪(na)里?


归纳各种报导(dao),难题不(bu)(bu)在芯(xin)片的原理规划(hua),特别(bie)是芯(xin)片结构规划(hua)处理好(hao)并不(bu)(bu)难。难在完成芯(xin)片结构的制作(zuo)工艺。

举(ju)例(li)如下:

1,碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)晶片(pian)的(de)(de)微(wei)(wei)管(guan)缺点(dian)密(mi)度。微(wei)(wei)管(guan)是一种肉(rou)眼都(dou)能够看得见的(de)(de)微(wei)(wei)观缺点(dian),在碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)晶体成(cheng)长(zhang)技(ji)能开展到能彻底(di)消除微(wei)(wei)管(guan)缺点(dian)之前,大功(gong)率电(dian)力(li)电(dian)子器(qi)材(cai)就难(nan)以用(yong)碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)来制作。虽然优(you)质晶片(pian)的(de)(de)微(wei)(wei)管(guan)密(mi)度已到达不超越15cm-2 的(de)(de)水平。但(dan)器(qi)材(cai)制作要求直(zhi)径超越100mm的(de)(de)碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)晶体,微(wei)(wei)管(guan)密(mi)度低于0.5cm-2 。

2,外(wai)延工艺(yi)功率低。碳化(hua)硅(gui)的气相同质外(wai)延一(yi)般要在(zai)1500℃以上的高温下进(jin)行。因为有进(jin)步的问题(ti),温度不能太高,一(yi)般不能超越1800℃,因而成(cheng)长(zhang)速(su)率较(jiao)低。液相外(wai)延温度较(jiao)低、速(su)率较(jiao)高,但产(chan)值较(jiao)低。

3,掺杂(za)工艺有特别要求(qiu)。如(ru)用(yong)分(fen)散(san)办法进行惨杂(za),碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)分(fen)散(san)温(wen)(wen)度远高(gao)(gao)于硅(gui),此时掩蔽(bi)用(yong)的(de)SiO2层(ceng)已失去(qu)了掩蔽(bi)作用(yong),并(bing)且碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)自(zi)身在(zai)(zai)这(zhei)样的(de)高(gao)(gao)温(wen)(wen)下也不(bu)安稳,因而不(bu)宜选用(yong)分(fen)散(san)法掺杂(za),而要用(yong)离子注(zhu)入掺杂(za)。如(ru)果(guo)p型离子注(zhu)入的(de)杂(za)质运(yun)用(yong)铝。因为铝原子比(bi)碳(tan)(tan)原子大得多(duo),注(zhu)入对(dui)晶格(ge)的(de)损害和杂(za)质处于未(wei)激活状(zhuang)况(kuang)的(de)状(zhuang)况(kuang)都比(bi)较严重,往(wang)往(wang)要在(zai)(zai)适当高(gao)(gao)的(de)衬(chen)底温(wen)(wen)度下进行,并(bing)在(zai)(zai)更高(gao)(gao)的(de)温(wen)(wen)度下退火。这(zhei)样就(jiu)带来了晶片外表碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)分(fen)化(hua)(hua)(hua)、硅(gui)原子进步(bu)的(de)问(wen)题。现(xian)在(zai)(zai),p型离子注(zhu)入的(de)问(wen)题还比(bi)较多(duo),从杂(za)质选择到退火温(wen)(wen)度的(de)一系列工艺参数都还需(xu)求(qiu)优化(hua)(hua)(hua)。

4,欧(ou)姆触(chu)(chu)摸(mo)(mo)的(de)制作。欧(ou)姆触(chu)(chu)摸(mo)(mo)是器材电(dian)(dian)极引出十(shi)分重要(yao)的(de)一项工艺。在碳化(hua)(hua)硅晶(jing)片(pian)上(shang)制作金属电(dian)(dian)极,要(yao)求触(chu)(chu)摸(mo)(mo)电(dian)(dian)阻(zu)低于10- 5Ωcm2,电(dian)(dian)极资(zi)料用Ni和Al能够到(dao)达,但在100℃ 以(yi)上(shang)时热(re)安(an)稳性(xing)较差。选用Al/Ni/W/Au复合(he)电(dian)(dian)极能够把热(re)安(an)稳性(xing)进(jin)步到(dao)600℃、100h ,不过其触(chu)(chu)摸(mo)(mo)比(bi)电(dian)(dian)阻(zu)高达10- 3Ωcm2 。所以(yi)要(yao)构成好的(de)碳化(hua)(hua)硅的(de)欧(ou)姆触(chu)(chu)摸(mo)(mo)比(bi)较难。

5,配(pei)套(tao)资(zi)料(liao)的(de)耐温(wen)。碳化硅芯片可在600℃温(wen)度下作业,但与(yu)其配(pei)套(tao)的(de)资(zi)料(liao)就不(bu)见(jian)得(de)本领此高温(wen)。例如,电极(ji)资(zi)料(liao)、焊料(liao)、外壳、绝缘资(zi)料(liao)等(deng)都约(yue)束了作业温(wen)度的(de)进步。

以上仅举数例,不是悉数。还有许多工艺(yi)问题还没有抱负(fu)的(de)(de)(de)处理(li)办法,如碳(tan)化硅(gui)(gui)半导体外表挖槽工艺(yi)、终端钝(dun)化工艺(yi)、栅氧层(ceng)的(de)(de)(de)界(jie)面态对碳(tan)化硅(gui)(gui)MOSFET器材的(de)(de)(de)长(zhang)期安稳性影响方面,行(xing)业中(zhong)还有没有到达共同的(de)(de)(de)定论等,大大阻(zu)碍了碳(tan)化硅(gui)(gui)功(gong)率器材的(de)(de)(de)快速(su)开展。



八、为什么SIC器(qi)材还(hai)不能(neng)遍(bian)及?

早在(zai)20世纪60年代(dai),碳化(hua)硅器材(cai)的长处现已为(wei)人们(men)所(suo)熟(shu)知。之所(suo)以现在(zai)没(mei)有(you)推广(guang)遍及(ji),是(shi)因为(wei)存(cun)在(zai)着许(xu)多包(bao)含(han)制作在(zai)内的许(xu)多技能(neng)问题。直到现在(zai)SIC资料(liao)的工(gong)业运用首要是(shi)作为(wei)磨料(liao)(金刚砂)运用。

SIC在能够操控的(de)(de)(de)压力(li)规(gui)模内不会(hui)消融,而(er)是在约2500℃的(de)(de)(de)进步点(dian)上直接转变为气态。所以(yi)SIC 单(dan)晶(jing)的(de)(de)(de)成长(zhang)(zhang)只能从气相开端(duan),这个进程(cheng)比SIC的(de)(de)(de)成长(zhang)(zhang)要复杂的(de)(de)(de)多(duo),SI在大(da)约1400℃左右就会(hui)熔化。使SIC技能不能获得商业成功的(de)(de)(de)首要妨(fang)碍是缺(que)少一(yi)种(zhong)合适的(de)(de)(de)用(yong)于工业化出(chu)产(chan)功率(lv)半导体器材的(de)(de)(de)衬(chen)底资料。对(dui)SI的(de)(de)(de)状况,单(dan)晶(jing)衬(chen)底经常指硅片(wafer),它是从事出(chu)产(chan)的(de)(de)(de)前提和(he)确保(bao)。一(yi)种(zhong)成长(zhang)(zhang)大(da)面(mian)积 SIC衬(chen)底的(de)(de)(de)办(ban)法(fa)(fa)以(yi)在20世纪70年代末(mo)研制成功。可是用(yong)改进的(de)(de)(de)称为Lely办(ban)法(fa)(fa)成长(zhang)(zhang)的(de)(de)(de)衬(chen)底被一(yi)种(zhong)微管缺(que)点(dian)所困扰。

只(zhi)需(xu)一(yi)根(gen)微(wei)管(guan)穿过高压(ya)PN结就(jiu)会损坏PN结阻断电压(ya)的(de)才能(neng),在(zai)曩昔三(san)年(nian)中,这(zhei)种缺(que)点密度(du)已从每平方(fang)毫米(mi)几万根(gen)降(jiang)到几十根(gen)。除(chu)了这(zhei)种改进(jin)外,当(dang)器材的(de)最(zui)大(da)尺度(du)被约束在(zai)几个平方(fang)毫米(mi)时,出产成品率(lv)可能(neng)在(zai)大(da)于百分之(zhi)几,这(zhei)样每个器材的(de)最(zui)大(da)额定电流(liu)为几个安培。因而在(zai)SIC功(gong)率(lv)器材获得商业化成功(gong)之(zhi)前需(xu)求对SIC的(de)衬底资料作(zuo)更大(da)技(ji)能(neng)改进(jin)。

碳化硅二极管厂商

SIC工业出产的晶片和最佳(jia)晶片的微管密度的开展

制(zhi)作不同器材成品率为40% 和90% 的微管密度值

上图(tu)看(kan)出,现在SIC资(zi)料(liao)(liao),光电子器材(cai)(cai)(cai)已满足要(yao)求(qiu),现已不受资(zi)料(liao)(liao)质量(liang)影(ying)响,器材(cai)(cai)(cai)的工业出产成品率(lv),可靠性等功(gong)能(neng)也符合要(yao)求(qiu)。高频(pin)器材(cai)(cai)(cai)首要(yao)包含MOSFET SCHOTTKY二极管内的单极器材(cai)(cai)(cai)。SIC资(zi)料(liao)(liao)的微管缺点密(mi)(mi)度根(gen)本到达要(yao)求(qiu),仅对成品率(lv)还有必定影(ying)响。高压大(da)功(gong)率(lv)器材(cai)(cai)(cai)用SIC资(zi)料(liao)(liao)大(da)约还要(yao)二年的时刻,进(jin)(jin)一(yi)步改进(jin)(jin)资(zi)料(liao)(liao)缺点密(mi)(mi)度。总之(zhi)不论现在存在什么(me)困难,半导体怎么(me)开展, SIC无疑是新世(shi)纪一(yi)种(zhong)充满希望的资(zi)料(liao)(liao)。



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