请问SIC半导体与硅半导体的主要差别是什么?

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    硅(Si)是研究较早的半导体材料,是第一代半导体的代表。半个多世纪以来,硅半导体技术的长足发展极大地促进了电力和电子技术的进步。尤其到了20世纪70年代,集成电路制造技术的成熟,奠定了硅在整个半导体行业中的领军地位。目前,除了极少数微波加热电源还使用真空电子管之外,几乎所有的电力和电子器件都使用Si材料来制造。尤其在集成电路中,99%以上用的都是Si半导体材料。然而随着科学的进步和半导体技术的发展,Si由于材料本身的特点在某些应用领域的局限性逐渐表现出来。例如,其带隙较窄(~1.12eV)、载流子迁移率和击穿电场较低等,限制了其在光电子领域以及高频、高功率器件方面的应用L1。       第三代半导体也称为宽带隙半导体(禁带宽度超过2.0eV),如金刚石、碳化硅(SiC)、Ⅲ一V族氮化物、Ⅱ一Ⅵ族Zn基化合物及其固溶体等。其中以金刚石、SiC、氮化镓(GaN)和氧化锌(ZnO)为第三代半导体的代表材料。宽带隙使第三代半导体具有许多共同的性能特点,包括高熔点、高临界击穿电场、高热导率、小的介电常数、大的激子束缚能、大的压电系数以及较强的极化效应等。  SiC电学性能  SiC具有较高的临界击穿电场、高热导率和饱和电子迁移率等特点,适合于制造大功率、高温、高频和抗辐射的半导体器件。SiC热导率是si的3倍,SiC材料优良的散热性有助于提高器件的功率密度和集成度。SiC材料形态决定其禁带宽度的大小,但均大于si和GaAs的禁带宽度,降低SiC器件的泄漏电流,加上SiC的耐高温特性,使得SiC器件在高温电子工作领域优势明显。因其具有高硬度和高化学稳定性等特点,使得SiC材料能胜任恶劣的工作环境。一维SiC纳米材料具有较高的禁带宽度,可由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体,高强高韧等特点;适用于制造在恶劣环境下使用的电子器件。

碳化硅半导体产业链主要包括碳化硅高纯粉料、单晶衬底、外延片、功率器件、模块封装和终端应用等环节。

1.碳化硅高纯粉料

碳化硅高纯粉料是采用PVT法生长碳化硅单晶的原料,其产品纯度直接影响碳化硅单晶的生长质量以及电学性能。碳化硅粉料有多种合成方式,主要有固相法、液相法和气相法3种。其中,固相法包括碳热还原法、自蔓延高温合成法和机械粉碎法液相法包括溶胶-凝胶法和聚合物热分解法气相法包括化学气相沉积法、等离子体法和激光诱导法等。

2.单晶衬底

单晶衬底是半导体的支撑材料、导电材料和外延生长基片。生产碳化硅单晶衬底的关键步骤是单晶的生长,也是碳化硅半导体材料应用的主要技术难点,是产业链中技术密集型和资金密集型的环节。目前,SiC单晶生长方法有物理气相传输法(PVT法)、液相法(LPE法)、高温化学气相沉积法(HTCVD法)等。

3.外延片

碳化硅外延片,是指在碳化硅衬底上生长了一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶薄膜(外延层)的碳化硅片。目前,碳化硅单晶衬底上的SiC薄膜制备主要有化学气相淀积法(CVD)、液相法(LPE)、升华法、溅射法、MBE法等多种方法。

4.功率器件

采用碳化硅材料制造的宽禁带功率器件,具有耐高温、高频、高效的特性。

5.模块封装

目前,量产阶段的相关功率器件封装类型基本沿用了硅功率器件。模块封装可以优化碳化硅功率器件使用过程中的性能和可靠性,可灵活地将功率器件与不同的应用方案结合。

6.终端应用

在第三代半导体应用中,碳化硅半导体的优势在于可与氮化镓半导体互补。由于SiC器件高转换效率、低发热特性和轻量化等优势,下游行业需求持续增加,有取代SiQ器件的趋势。

您好,SIC是碳化硅,主要应用于钢铁冶炼、陶瓷烧制、耐火材料、太阳能光伏组件、磨具磨料、电子、化工等。1、高温和高功率半导体元件SIC材料的能带和高温稳定性使得它在高温半导体远见方面有无可比拟的优势;2、微波及高频半导体元件由于碳化硅具有较高的饱和电子速度以及高临界击穿场强,是良好的微波和高频元件材料;3、高亮度蓝光LED是实现全彩色大面积显示的关键,具有极大的市场,已实现了碳化硅蓝、绿光LED的批量生产;4、紫外光敏二极体美国GE公司采用碳化硅材料实现了可在各种发动机内部工作的紫外光敏二极体,与碳化硅高温积体电路一起构成闭环控制,显着提高发动机工作效率,节约能源,减少污染;5、蓝色镭射二极体利用碳化硅的结构特性,已研制出了可发蓝光的镭射二极体,他将极大提高高密度资料存储的技术水准,并在未来生物化学战场的探测方面发挥不可缺少的作用。碳化硅的应用领域广泛,谢谢。


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