Siliziumkarbidsubstrate werden in halbisolierende und leitfähige Substrate unterteilt. Die gängige Spezifikation für halbisolierte Siliziumkarbidsubstrate beträgt derzeit 4 Zoll. Auf dem Markt für leitfähige Siliziumkarbidsubstrate beträgt die gängige Spezifikation derzeit 6 Zoll.
Aufgrund ihrer nachgelagerten Anwendungen im HF-Bereich unterliegen halbisolierte SiC-Substrate und epitaktische Materialien der Exportkontrolle des US-Handelsministeriums. Halbisoliertes SiC als Substrat ist das bevorzugte Material für die GaN-Heteroepitaxie und bietet bedeutende Anwendungsaussichten im Mikrowellenbereich. Im Vergleich zur Kristallfehlanpassung von Saphir (14 %) und Si (16,9 %) beträgt die Kristallfehlanpassung von SiC- und GaN-Materialien nur 3,4 %. In Verbindung mit der ultrahohen Wärmeleitfähigkeit von SiC bieten die daraus hergestellten hochenergieeffizienten LEDs und GaN-Hochfrequenz- und Hochleistungsmikrowellengeräte große Vorteile in Radar-, Hochleistungsmikrowellengeräten und 5G-Kommunikationssystemen.
Die Forschung und Entwicklung von halbisolierten SiC-Substraten stand schon immer im Mittelpunkt der Forschung und Entwicklung von SiC-Einkristallsubstraten. Bei der Züchtung halbisolierter SiC-Materialien gibt es zwei Hauptschwierigkeiten:
1) Reduzieren Sie die durch Graphittiegel, Wärmedämmungsadsorption und Dotierung im Pulver eingeführten N-Donorverunreinigungen.
2) Während die Qualität und die elektrischen Eigenschaften des Kristalls sichergestellt werden, wird ein tiefes Zentrum eingeführt, um die verbleibenden flachen Verunreinigungen durch elektrische Aktivität zu kompensieren.
Zu den Herstellern mit Produktionskapazität für halbisoliertes SiC zählen derzeit vor allem SICC Co, Semisic Crystal Co, Tanke Blue Co und Hebei Synlight Crystal Co., Ltd.
Der leitfähige SiC-Kristall wird durch Einspritzen von Stickstoff in die Wachstumsatmosphäre hergestellt. Leitfähige Siliziumkarbidsubstrate werden hauptsächlich zur Herstellung von Leistungsbauelementen verwendet. Siliziumkarbid-Leistungsbauelemente zeichnen sich durch hohe Spannung, hohe Stromstärke, hohe Temperatur, hohe Frequenz und geringe Verluste aus und verbessern die Effizienz bestehender siliziumbasierter Leistungsbauelemente erheblich. Dies hat erhebliche und weitreichende Auswirkungen auf den Bereich der effizienten Energieumwandlung. Die Hauptanwendungsgebiete sind Elektrofahrzeuge/Ladestationen, Photovoltaik-Erneuerbare-Energien-Anwendungen, Schienenverkehr, intelligente Stromnetze usw. Da leitfähige Produkte hauptsächlich Leistungsbauelemente für Elektrofahrzeuge, Photovoltaik und andere Bereiche sind, sind die Anwendungsaussichten breiter und die Hersteller zahlreicher.
Siliziumkarbid-Kristalltyp: Die typische Struktur des besten kristallinen 4H-Siliziumkarbids lässt sich in zwei Kategorien unterteilen: den kubischen Siliziumkarbid-Kristalltyp mit Sphaleritstruktur, bekannt als 3C-SiC oder β-SiC, und die hexagonale oder diamantförmige Struktur mit großer Periodenstruktur, typisch für 6H-SiC, 4H-SiC, 15R-SiC usw., zusammen bekannt als α-SiC. 3C-SiC bietet den Vorteil eines hohen spezifischen Widerstands bei der Herstellung von Bauteilen. Die hohe Diskrepanz zwischen den Gitterkonstanten und den thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Si und SiC kann jedoch zu zahlreichen Defekten in der epitaktischen 3C-SiC-Schicht führen. 4H-SiC verfügt über großes Potenzial bei der Herstellung von MOSFETs, da seine Kristallwachstums- und Epitaxieschichtwachstumsprozesse besser sind und 4H-SiC hinsichtlich der Elektronenmobilität höher ist als 3C-SiC und 6H-SiC, wodurch 4H-SiC-MOSFETs bessere Mikrowelleneigenschaften aufweisen.
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Veröffentlichungszeit: 16. Juli 2024