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| 我國自主研制的4英寸高純半絕緣碳化硅襯底產(chǎn)品面世 |
| 來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-07-13 09:34:18 瀏覽次數(shù)： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）近日，我國自主研制的4英寸高純半絕緣碳化硅(SiC)襯底產(chǎn)品面世。中國電子材料行業(yè)協(xié)會組織的專家認(rèn)為，該成果國內(nèi)領(lǐng)先，已達(dá)到國際先進(jìn)水平。
鑒定會現(xiàn)場 碳化硅基微波功率器件具有高頻、大功率和耐高溫的特性，是新一代雷達(dá)系統(tǒng)的核心。長期以來，碳化硅基微波功率器件的核心材料高純半絕緣碳化硅襯底產(chǎn)品生產(chǎn)、加工難度大，一直是國內(nèi)空白，國際上只有少數(shù)國家掌握該技術(shù)，并一直對我國進(jìn)行技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn)。
據(jù)了解，碳化硅基微波器件作為當(dāng)今世界最為理想的微波器件，其功率密度是現(xiàn)有微波器件的10倍，將成為下一代雷達(dá)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，美軍干擾機(jī)和“宙斯盾”驅(qū)逐艦的相控陣?yán)走_(dá)已開始換裝碳化硅基微波器件產(chǎn)品，軍用市場將在未來幾年推動(dòng)碳化硅基微波器件的快速發(fā)展。可以說，研制高純半絕緣碳化硅襯底材料是我國新一代雷達(dá)系統(tǒng)獲得突破的核心課題之一。
眾所周知，目前大多數(shù)的半導(dǎo)體材料都是單晶硅，長期以來，我國的單晶硅主要依靠進(jìn)口。相比單晶硅，碳化硅材料的制作和應(yīng)用則一直很困難，當(dāng)前世界上研發(fā)碳化硅器件的主要有美國、德國、瑞士、日本等國家，但直到現(xiàn)在碳化硅的工業(yè)應(yīng)用主要是作為磨料(金剛砂)使用。瑞士ABB曾經(jīng)一度成功開發(fā)出碳化硅二極管，然而在2002年，由于工藝?yán)щy、前景不明，ABB終止了碳化硅項(xiàng)目，可見研發(fā)難度之大。
半導(dǎo)體碳化硅襯底及芯片的重要戰(zhàn)略價(jià)值,使其始終穩(wěn)居美國商務(wù)部的禁運(yùn)名單,這也導(dǎo)致我國很難從國外獲得相應(yīng)產(chǎn)品。我國第二家企業(yè)對4英寸高純半絕緣碳化硅襯底產(chǎn)品的研制成功，說明我國在碳化硅晶片產(chǎn)品在工藝和產(chǎn)量上已經(jīng)能擺脫對國外的依賴，走向了自主化的規(guī)模生產(chǎn)和普遍應(yīng)用。
碳化硅物理特性與硅有很大不同。單晶碳化硅比單晶硅具有很多優(yōu)越的物理特性，例如大約10倍的電場強(qiáng)度、大約高3倍的熱導(dǎo)率、大約寬3倍禁帶寬度、大約高一倍的飽和漂移速度。除此之外，在具體的應(yīng)用上，雖然碳化硅器件的工藝難度比單晶硅大很多，但是一旦解決工藝問題，碳化硅器件制造流程短，體積重量小、抗氧化壽命長、輸出功率高的特點(diǎn)，將使其成為遠(yuǎn)優(yōu)于單晶硅的21世紀(jì)理想半導(dǎo)體材料。而且碳化硅材料對電力的能耗極低，按照如果年產(chǎn)40萬片碳化硅晶片襯底的計(jì)劃，僅僅應(yīng)用在照明領(lǐng)域，每年減耗的電能就相當(dāng)于節(jié)約2600萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，是一種理想的節(jié)能材料。
單晶碳化硅(SIC)和單晶硅(SI)材料性能比較
除了軍用之外，民用半導(dǎo)體和電力領(lǐng)域也急需碳化硅材料。據(jù)山東天岳官方網(wǎng)站的介紹，這是一家成立于2010年11月，以研制、生產(chǎn)半導(dǎo)體晶片及襯底材料為主的民營企業(yè)，是山東大學(xué)產(chǎn)業(yè)化基地、高新技術(shù)企業(yè)、山東省品牌建設(shè)示范企業(yè)。過去，碳化硅晶片的產(chǎn)量只能滿足軍用產(chǎn)品的需要，該企業(yè)40萬片的年產(chǎn)量，意味著碳化硅晶片不再是軍用雷達(dá)電子設(shè)備的“特供”產(chǎn)品，其用途或許可以擴(kuò)展到發(fā)電、輸電、鐵路、照明等民用領(lǐng)域，對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮更大作用。
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