碳化硅单晶

SiC已是一种公认的在中高压领域能够可靠替代硅的技术，许多电源模块和电源逆变器制造商已在产品路线图中导入了SiC技术，SiCMOSFET器件更是被誉为新能源汽车电机控制器等领域的“硬通货”。但是，SiC器件还处于发展初期，从粉末、晶锭、衬底、外延、芯片、封装测试和模组制造，乃至终端应用都存在许多问题需要完善，尤其是车规级SiCMOSFET,仍需要继续优化衬底缺陷、栅氧可靠性等关键点。

相比硅材料，SiC具备以下几个主要优点：

●击穿电场是硅的10倍，为此相比硅器件，SiC器件的漂移区更薄、漂移层掺杂浓度更高，显著降低导通电阻，降低传导功率损耗，提高功率效率。

禁带宽度是硅的3倍，本征载流子浓度低，有更高的工作节温，所以SiC器件能够在更高的温度下工作，系统冷却需求减少，可以明显降低设备体积和重量。

●电子饱和速度是硅的2倍，SiC器件可以比硅器件具有更高的切换频率。

●导热系数是硅的3倍，SiC具有更强的热稳定性，产生的热量更容易传输到散热器和环境中。

迄今为止，在宽禁带半导体中，从衬底质量到器件加工，SiC是很适用于功率器件的材料。

SiC不足之处：

相比于硅材料，SiC单晶衬底的生产技术并不成熟，同时制备工艺复杂，加工难度大。

●长晶速度慢，单一元素的硅可以通过提拉法长晶，速度可以达到3000mm/hr，而SiC长晶速度较慢，速度约

在0.2-0.5mm/hr,通常长一炉单晶需要7天时间。

●硅单晶最大长度可以达到2米，相比之下，SiC单晶目前最大厚度在50mm左右。

●目前，12英寸直径的硅晶圆正在加速上量，而相比之下，大部分SiC单晶晶圆只有6英寸，目前量产的最大尺寸为8英寸。

●此外，SiC的缺陷密度也比较突出，是硅的300倍左右。