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谈碳化硅与产业发展现状

2019/11/21 阅读:

摘要:碳化硅半导体是新型材料,其热导效率高,功率大。采用碳化硅的LED器件,能耗低、亮度高、寿命长、单位面积小,具有良好的衬底效果,可以实现耐压、高功率的应用。主要用于智能网络,太阳能、动力汽车等。相比传统的贵材料,碳化硅的材料费用低,功率低,电力节约效果佳。碳化硅可以用于超200℃以上的稳定环境工作,而且碳化硅还可以有效缩短冷却负担,实现小型一体化。

关键词:集成电路;碳化硅;新材料

1引言

碳化硅半导体符合产业链条的整体模式。通过碳化硅原材料、晶体、衬底、外延、芯片、模块的组合,完成碳化硅半导体的呈现,符合产业发展模式应用。主要碳化硅单晶体生长符合碳化硅的器件标准内容,通过有效的构成、热点模式发展分析,拓展发展趋势效果,实现有效的碳化硅单晶体应用。

2碳化硅单晶分析

2.1碳化硅单晶材料

碳化硅单晶体早在1960年代就已经被发现了。飞利浦实验室中,开发生长的碳化硅晶体材料。至1990年代,商业化生产的碳化硅流入市场。21世纪后,碳化硅逐步形成立方体模式。通过碳化硅的生长模式阶段分析,确定高温升华分解下的基本特兹那个。依据升华效果,准确的分析多孔石墨管与石墨窩之间的关系。在惰性气体作用下,环境温度可以达到2400℃,升华为晶体。通过这种方法,有效地得到碳化硅的结晶,晶体的尺寸较小,但具有一定的优势,其可以有效克服生长的缺点,通过单晶体的作用,可以达到整体尺寸的提升[1]。国际上通过利用PVT的方法,逐步加强碳化硅单晶体的作用分析,着眼于碳化硅晶体的整体生长模式和器件标准,注重小批量的供货。在一定规模的碳化硅晶体供应商操作下,实现整体销售额水平的提升。

2.2碳化硅单晶生长的三个阶段

碳化硅有三个阶段,其中分别有Acheson法、Lely法、改良Lely法。通过Lely法可以有效提升碳化硅的晶体升华效果。通过合理的晶体改良,保证升华气化运输的合理性。克服Lely法中的各类缺点问题,达到单一晶体的尺寸标准要求。国际上,通过4H标准,完成对碳化硅晶体的升华操作,欧美产量最高,其次是日本,而Cree的产量占全国的90%以上[2]。PVT中的碳化硅纯度对于整体升华效果具有重要作用,其中含有氮、硼、铝、铁等杂志。碳化硅中产生游离的电子,通过硼、铝的作用,产生游离的空穴。依据电碳化硅晶体晶片情况,实施合理的氮气操作,使其可以游离电子,碳化硅形成导电效果。为了有效控制碳化硅的导电,防止其因为高阻不导电,可以加入钒,使其产生电子,产生空穴效果。其中的电子取消后,可以用铝作为补偿。

2.3碳化硅单晶生长的方法

碳化硅晶体生长中,采用高温化学气化的模式,通过气态高纯度的作用,完成碳化硅离子的注入,然后凝聚生长。生长的速率为0.5mm/h,整体高于PVT方法。气态后的高纯度碳化硅,通过粉末更容易获取,成本低。气态源没有杂质,生长过程中,无渗透杂质,生长的4H标准的高纯度半导体绝缘模式中,载体流子的浓度低,确保电子迁移效率高。通过补偿高阻材料,达到电阻效率的提升。一般使用微波器件衬底,其中掺杂一定量的4H碳化硅,可以有效控制氮气、硼气源,达到控制流量,满足导电强弱的需求。根据瑞典中的商业化模式,通过碳化硅衬底的作用,及时调整衬底效果。通过PVT和HT模式,确定生长晶片的加强效果。通过控制掺杂量,确定晶体中的载波流动的可调性[3]。

3碳化硅外延

依据碳化硅导体器件的实际情况,需要碳化硅晶片上有一层或多层的硅薄膜。不同的导电类型,薄膜情况不同,主流的是化学沉积的操作方法衍生出来的。碳化硅外延生长处理过程中,通过有效的支配操作,调节碳化硅的偏角,确定其外延生长效果。从晶体的切割操作模式中,调整外延生长比例水平。从晶体锭上切割晶片,确定外延展的轴曲面效果。碳化硅晶体中,外延展的表面没有台阶,外延展生长期内没有台阶,通过有效拓展二维模式生长控制效果,起到生长模式提升的作用。碳化硅是一种多模式的结合材料,外延展层中掺杂诸多的杂志,通过外延展的不纯操作,可以得到混合的结构,从而影响碳化硅的整体性能效果。外延展的缺陷是密度大、不均匀,无法实现常规半导体工艺的操作,薄膜的质量无法达到圆形外延展的整体水平。

3.1碳化硅生长

通过外延表面的高密度纳米平台延展,可以提升碳化硅的生长操作,确定无偏角衬底,使其外延表面有很好的台阶密度,台阶面缩短,调整台阶的扭曲弯折。依据扭曲弯折的情况,实施有效的运动速率处理,调整外延生长效果,调整控制流向偏移问题。依据斜切衬底的操作控制,解决惰性夹杂模式下的宏观缺陷问题。注重延展台阶的处理,调整基础平面的错位情况,处理台阶密度,确保偏角逐步增大。BPD穿透外延展层,扩展到错层中,造成正向压力降低。正向电流下降,漏电流增大。器件的整体性能、可靠性水平增强。面对器件的实际工作模式,需要实施动态的监控分析注重电流性能、反向作用的增强效果。分析碳化硅功率器件中存在的问题,结合实际情况,实施必要的碳化硅优势拓展,明确实际的应用可行性方案。依据碳化硅的角度模式,实施有效降低衬底外延表面的效果操作处理,调整偏角的位置,实施辅助外延工艺分析。通过BPD缺陷的操作处理,调整良性的TED模式,确定衬底的降低率,判断增加衬底的成本。如果圆形直径增大,可能成本也发生变化。依据主流的衬底片,实施4英寸、6英寸两种晶片尺寸分析,明确对同规格下的产品进行等级分析,确定微管默读、掺杂类型、产品等级。通过分析衬底的用量,确定客观的操作模式。按照有效的综合发展趋势,结合大偏角调整衬底,确定实际有效应用的模式标准。小偏角倾斜角度向上,通过衬底制备处理,调整产品的模式,确定发展需求。通过衬底、偏角,分析倾斜衬底下的延衬底作用效果。通过分析偏角,判断外延展的探索模式,结合气化、固化的过程,分析偏角越小,台阶越小,物质外延的迁移越小。外延小,结构容易控制。Tongue合理的反应体系操作,加强氯化氢气体、硅源模式的操作,确定增强反馈的效果。通过分析硅原子的反应,及时调整迁移率,调整硅原子的长距离迁移过程,确保其有效的生长。

3.2碳化硅发展

碳化硅在发展过程中,通过有效的模式拓展,调整外延生长结合的效果。分析外延设备、固定配置、生长模式,确定外延设备的反应器效果。结合实际的情况,调整流向、热场分布等,确保用户的及时调节生长工艺,从而达到调整各类机构化学沉积中质量运输的效果。

4碳化硅功率器件

碳化硅功率设备实现了电气控制的有效自动化应用,通过电压、材料参数的调配,提升整体多层次下的硅材料掺和效果。调整掺杂的比例关系。硅器件中,需要合理的调整碳化硅的具体导电电阻水平,分析有效增强能耗的模式,注重碳化硅功率期间的应用。分析潜在的超高耐压容比例关系。通过高压直流输电模式的提升,注重硅晶体的单管模式操作,确定多串行联动的机构。采用晶体闸管模式,注重单晶体的耐压控制。模拟具体的结果思路,调整工况水平,注重触发角,控制在88°范围内,提升4H标准下的碳化硅单阀门开启比例水平,从而达到有效节约的效果。

5结语

碳化硅半导体技术分析中,通过不同模式的操作,拓展产业模式的发展,提升碳化硅操作效果,可以很大程度地满足行业的发展要求。通过拓展发展趋势效果,实现有效的碳化硅单晶体应用。

参考文献

[1]PeterFriedrichs.碳化硅功率半导体的实用资料——热管理与工艺[J].中国集成电路,2014,23(05):24-27.

[2]李楠,李阳,张晴.碳化硅合成过程的测试技术及模拟研究[J].真空,2018,55(02):49-53.

[3]郑友进,王丽娟,王方标,左桂鸿,黄海亮.高温高压退火对碳化硅性能的影响[J].人工晶体学报,2017,46(10):2073-2076.

作者:葛海波 夏昊天 孙冰冰 单位:江苏长晶科技有限公司

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