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SiC已是一種公認(rèn)的在中高壓領(lǐng)域能夠可靠替代硅的技術(shù),許多電源模塊和電源逆變器制造商已在產(chǎn)品路線圖中導(dǎo)入了SiC技術(shù),SiCMOSFET器件更是被譽(yù)為新能源汽車電機(jī)控制器等領(lǐng)域的“硬通貨”。但是,SiC器件還處于發(fā)展初期,從粉末、晶錠、襯底、外延、芯片、封裝測試和模組制造,乃至終端應(yīng)用都存在許多問題需要完善,尤其是車規(guī)級SiCMOSFET,仍需要繼續(xù)優(yōu)化襯底缺陷、柵氧可靠性等關(guān)鍵點(diǎn)。
相比硅材料,SiC具備以下幾個主要優(yōu)點(diǎn):
●擊穿電場是硅的10倍,為此相比硅器件,SiC器件的漂移區(qū)更薄、漂移層摻雜濃度更高,顯著降低導(dǎo)通電阻,降低傳導(dǎo)功率損耗,提高功率效率。
禁帶寬度是硅的3倍,本征載流子濃度低,有更高的工作節(jié)溫,所以SiC器件能夠在更高的溫度下工作,系統(tǒng)冷卻需求減少,可以明顯降低設(shè)備體積和重量。
●電子飽和速度是硅的2倍,SiC器件可以比硅器件具有更高的切換頻率。
●導(dǎo)熱系數(shù)是硅的3倍,SiC具有更強(qiáng)的熱穩(wěn)定性,產(chǎn)生的熱量更容易傳輸?shù)缴崞骱铜h(huán)境中。
迄今為止,在寬禁帶半導(dǎo)體中,從襯底質(zhì)量到器件加工,SiC是很適用于功率器件的材料。
SiC不足之處:
相比于硅材料,SiC單晶襯底的生產(chǎn)技術(shù)并不成熟,同時制備工藝復(fù)雜,加工難度大。
●長晶速度慢,單一元素的硅可以通過提拉法長晶,速度可以達(dá)到3000mm/hr,而SiC長晶速度較慢,速度約
在0.2-0.5mm/hr,通常長一爐單晶需要7天時間。
●硅單晶最大長度可以達(dá)到2米,相比之下,SiC單晶目前最大厚度在50mm左右。
●目前,12英寸直徑的硅晶圓正在加速上量,而相比之下,大部分SiC單晶晶圓只有6英寸,目前量產(chǎn)的最大尺寸為8英寸。
●此外,SiC的缺陷密度也比較突出,是硅的300倍左右。
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