談碳化硅與產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀范文

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摘要：碳化硅半導(dǎo)體是新型材料，其熱導(dǎo)效率高，功率大。采用碳化硅的LED器件，能耗低、亮度高、壽命長、單位面積小，具有良好的襯底效果，可以實(shí)現(xiàn)耐壓、高功率的應(yīng)用。主要用于智能網(wǎng)絡(luò)，太陽能、動(dòng)力汽車等。相比傳統(tǒng)的貴材料，碳化硅的材料費(fèi)用低，功率低，電力節(jié)約效果佳。碳化硅可以用于超200℃以上的穩(wěn)定環(huán)境工作，而且碳化硅還可以有效縮短冷卻負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)小型一體化。

關(guān)鍵詞：集成電路；碳化硅；新材料

1引言

碳化硅半導(dǎo)體符合產(chǎn)業(yè)鏈條的整體模式。通過碳化硅原材料、晶體、襯底、外延、芯片、模塊的組合，完成碳化硅半導(dǎo)體的呈現(xiàn)，符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式應(yīng)用。主要碳化硅單晶體生長符合碳化硅的器件標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，通過有效的構(gòu)成、熱點(diǎn)模式發(fā)展分析，拓展發(fā)展趨勢效果，實(shí)現(xiàn)有效的碳化硅單晶體應(yīng)用。

2碳化硅單晶分析

2.1碳化硅單晶材料

碳化硅單晶體早在1960年代就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)了。飛利浦實(shí)驗(yàn)室中，開發(fā)生長的碳化硅晶體材料。至1990年代，商業(yè)化生產(chǎn)的碳化硅流入市場。21世紀(jì)后，碳化硅逐步形成立方體模式。通過碳化硅的生長模式階段分析，確定高溫升華分解下的基本特茲那個(gè)。依據(jù)升華效果，準(zhǔn)確的分析多孔石墨管與石墨窩之間的關(guān)系。在惰性氣體作用下，環(huán)境溫度可以達(dá)到2400℃，升華為晶體。通過這種方法，有效地得到碳化硅的結(jié)晶，晶體的尺寸較小，但具有一定的優(yōu)勢，其可以有效克服生長的缺點(diǎn)，通過單晶體的作用，可以達(dá)到整體尺寸的提升[1]。國際上通過利用PVT的方法，逐步加強(qiáng)碳化硅單晶體的作用分析，著眼于碳化硅晶體的整體生長模式和器件標(biāo)準(zhǔn)，注重小批量的供貨。在一定規(guī)模的碳化硅晶體供應(yīng)商操作下，實(shí)現(xiàn)整體銷售額水平的提升。

2.2碳化硅單晶生長的三個(gè)階段

碳化硅有三個(gè)階段，其中分別有Acheson法、Lely法、改良Lely法。通過Lely法可以有效提升碳化硅的晶體升華效果。通過合理的晶體改良，保證升華氣化運(yùn)輸?shù)暮侠硇浴？朔﨤ely法中的各類缺點(diǎn)問題，達(dá)到單一晶體的尺寸標(biāo)準(zhǔn)要求。國際上，通過4H標(biāo)準(zhǔn)，完成對碳化硅晶體的升華操作，歐美產(chǎn)量最高，其次是日本，而Cree的產(chǎn)量占全國的90%以上[2]。PVT中的碳化硅純度對于整體升華效果具有重要作用，其中含有氮、硼、鋁、鐵等雜志。碳化硅中產(chǎn)生游離的電子，通過硼、鋁的作用，產(chǎn)生游離的空穴。依據(jù)電碳化硅晶體晶片情況，實(shí)施合理的氮?dú)獠僮鳎蛊淇梢杂坞x電子，碳化硅形成導(dǎo)電效果。為了有效控制碳化硅的導(dǎo)電，防止其因?yàn)楦咦璨粚?dǎo)電，可以加入釩，使其產(chǎn)生電子，產(chǎn)生空穴效果。其中的電子取消后，可以用鋁作為補(bǔ)償。

2.3碳化硅單晶生長的方法

碳化硅晶體生長中，采用高溫化學(xué)氣化的模式，通過氣態(tài)高純度的作用，完成碳化硅離子的注入，然后凝聚生長。生長的速率為0.5mm/h，整體高于PVT方法。氣態(tài)后的高純度碳化硅，通過粉末更容易獲取，成本低。氣態(tài)源沒有雜質(zhì)，生長過程中，無滲透雜質(zhì)，生長的4H標(biāo)準(zhǔn)的高純度半導(dǎo)體絕緣模式中，載體流子的濃度低，確保電子遷移效率高。通過補(bǔ)償高阻材料，達(dá)到電阻效率的提升。一般使用微波器件襯底，其中摻雜一定量的4H碳化硅，可以有效控制氮?dú)狻⑴饸庠矗_(dá)到控制流量，滿足導(dǎo)電強(qiáng)弱的需求。根據(jù)瑞典中的商業(yè)化模式，通過碳化硅襯底的作用，及時(shí)調(diào)整襯底效果。通過PVT和HT模式，確定生長晶片的加強(qiáng)效果。通過控制摻雜量，確定晶體中的載波流動(dòng)的可調(diào)性[3]。

3碳化硅外延

依據(jù)碳化硅導(dǎo)體器件的實(shí)際情況，需要碳化硅晶片上有一層或多層的硅薄膜。不同的導(dǎo)電類型，薄膜情況不同，主流的是化學(xué)沉積的操作方法衍生出來的。碳化硅外延生長處理過程中，通過有效的支配操作，調(diào)節(jié)碳化硅的偏角，確定其外延生長效果。從晶體的切割操作模式中，調(diào)整外延生長比例水平。從晶體錠上切割晶片，確定外延展的軸曲面效果。碳化硅晶體中，外延展的表面沒有臺階，外延展生長期內(nèi)沒有臺階，通過有效拓展二維模式生長控制效果，起到生長模式提升的作用。碳化硅是一種多模式的結(jié)合材料，外延展層中摻雜諸多的雜志，通過外延展的不純操作，可以得到混合的結(jié)構(gòu)，從而影響碳化硅的整體性能效果。外延展的缺陷是密度大、不均勻，無法實(shí)現(xiàn)常規(guī)半導(dǎo)體工藝的操作，薄膜的質(zhì)量無法達(dá)到圓形外延展的整體水平。

3.1碳化硅生長

通過外延表面的高密度納米平臺延展，可以提升碳化硅的生長操作，確定無偏角襯底，使其外延表面有很好的臺階密度，臺階面縮短，調(diào)整臺階的扭曲彎折。依據(jù)扭曲彎折的情況，實(shí)施有效的運(yùn)動(dòng)速率處理，調(diào)整外延生長效果，調(diào)整控制流向偏移問題。依據(jù)斜切襯底的操作控制，解決惰性夾雜模式下的宏觀缺陷問題。注重延展臺階的處理，調(diào)整基礎(chǔ)平面的錯(cuò)位情況，處理臺階密度，確保偏角逐步增大。BPD穿透外延展層，擴(kuò)展到錯(cuò)層中，造成正向壓力降低。正向電流下降，漏電流增大。器件的整體性能、可靠性水平增強(qiáng)。面對器件的實(shí)際工作模式，需要實(shí)施動(dòng)態(tài)的監(jiān)控分析注重電流性能、反向作用的增強(qiáng)效果。分析碳化硅功率器件中存在的問題，結(jié)合實(shí)際情況，實(shí)施必要的碳化硅優(yōu)勢拓展，明確實(shí)際的應(yīng)用可行性方案。依據(jù)碳化硅的角度模式，實(shí)施有效降低襯底外延表面的效果操作處理，調(diào)整偏角的位置，實(shí)施輔助外延工藝分析。通過BPD缺陷的操作處理，調(diào)整良性的TED模式，確定襯底的降低率，判斷增加襯底的成本。如果圓形直徑增大，可能成本也發(fā)生變化。依據(jù)主流的襯底片，實(shí)施4英寸、6英寸兩種晶片尺寸分析，明確對同規(guī)格下的產(chǎn)品進(jìn)行等級分析，確定微管默讀、摻雜類型、產(chǎn)品等級。通過分析襯底的用量，確定客觀的操作模式。按照有效的綜合發(fā)展趨勢，結(jié)合大偏角調(diào)整襯底，確定實(shí)際有效應(yīng)用的模式標(biāo)準(zhǔn)。小偏角傾斜角度向上，通過襯底制備處理，調(diào)整產(chǎn)品的模式，確定發(fā)展需求。通過襯底、偏角，分析傾斜襯底下的延襯底作用效果。通過分析偏角，判斷外延展的探索模式，結(jié)合氣化、固化的過程，分析偏角越小，臺階越小，物質(zhì)外延的遷移越小。外延小，結(jié)構(gòu)容易控制。Tongue合理的反應(yīng)體系操作，加強(qiáng)氯化氫氣體、硅源模式的操作，確定增強(qiáng)反饋的效果。通過分析硅原子的反應(yīng)，及時(shí)調(diào)整遷移率，調(diào)整硅原子的長距離遷移過程，確保其有效的生長。

3.2碳化硅發(fā)展

碳化硅在發(fā)展過程中，通過有效的模式拓展，調(diào)整外延生長結(jié)合的效果。分析外延設(shè)備、固定配置、生長模式，確定外延設(shè)備的反應(yīng)器效果。結(jié)合實(shí)際的情況，調(diào)整流向、熱場分布等，確保用戶的及時(shí)調(diào)節(jié)生長工藝，從而達(dá)到調(diào)整各類機(jī)構(gòu)化學(xué)沉積中質(zhì)量運(yùn)輸?shù)男Ч?/p>

4碳化硅功率器件

碳化硅功率設(shè)備實(shí)現(xiàn)了電氣控制的有效自動(dòng)化應(yīng)用，通過電壓、材料參數(shù)的調(diào)配，提升整體多層次下的硅材料摻和效果。調(diào)整摻雜的比例關(guān)系。硅器件中，需要合理的調(diào)整碳化硅的具體導(dǎo)電電阻水平，分析有效增強(qiáng)能耗的模式，注重碳化硅功率期間的應(yīng)用。分析潛在的超高耐壓容比例關(guān)系。通過高壓直流輸電模式的提升，注重硅晶體的單管模式操作，確定多串行聯(lián)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。采用晶體閘管模式，注重單晶體的耐壓控制。模擬具體的結(jié)果思路，調(diào)整工況水平，注重觸發(fā)角，控制在88°范圍內(nèi)，提升4H標(biāo)準(zhǔn)下的碳化硅單閥門開啟比例水平，從而達(dá)到有效節(jié)約的效果。

5結(jié)語

碳化硅半導(dǎo)體技術(shù)分析中，通過不同模式的操作，拓展產(chǎn)業(yè)模式的發(fā)展，提升碳化硅操作效果，可以很大程度地滿足行業(yè)的發(fā)展要求。通過拓展發(fā)展趨勢效果，實(shí)現(xiàn)有效的碳化硅單晶體應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]PeterFriedrichs.碳化硅功率半導(dǎo)體的實(shí)用資料——熱管理與工藝[J].中國集成電路,2014,23(05):24-27.

[2]李楠,李陽,張晴.碳化硅合成過程的測試技術(shù)及模擬研究[J].真空,2018,55(02):49-53.

[3]鄭友進(jìn),王麗娟,王方標(biāo),左桂鴻,黃海亮.高溫高壓退火對碳化硅性能的影響[J].人工晶體學(xué)報(bào),2017,46(10):2073-2076.

作者：葛海波 夏昊天 孫冰冰 單位：江蘇長晶科技有限公司