碳化硅(SiC)是一種廣泛應(yīng)用于電力電子設(shè)備的半導(dǎo)體材料,具有很高的電子遷移率、熱導(dǎo)率和耐高溫、耐高壓的特性。
然而,SiC的制備成本相對較高,限制了其在更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用。
降低SiC成本的關(guān)鍵在于提高其晶體制備技術(shù),主要包括以下幾個方面:
1. **種晶和外延生長**:SiC的制備通常需要種晶和外延生長過程,這是一個技術(shù)含量高且成本高昂的過程。提高種晶和外延生長的效率和質(zhì)量,可以顯著降低SiC的成本。
2. **提高晶體質(zhì)量**:SiC晶體中的缺陷(如位錯、微裂紋等)會影響其電性能,因此需要通過優(yōu)化生長條件和后處理工藝,提高晶體質(zhì)量,減少缺陷。
3. **大直徑晶片**:目前,SiC晶片的直徑通常為4寸或6寸,而硅基半導(dǎo)體已經(jīng)發(fā)展到12寸甚至更大。如果能夠?qū)崿F(xiàn)大直徑SiC晶片的制備,將大幅降低單位面積的制備成本。
4. **設(shè)備和工藝優(yōu)化**:通過設(shè)備和工藝的持續(xù)優(yōu)化,提高生產(chǎn)效率,降低能耗,也可以降低SiC的制備成本。
晶體制備技術(shù)主要是指用于生產(chǎn)和制備單晶或多晶材料的一系列技術(shù)。這些技術(shù)在半導(dǎo)體、光電子、超導(dǎo)、磁性材料等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。以下是一些常見的晶體制備技術(shù):
1. **布里奇曼法**:布里奇曼法是一種晶體生長方法,通常用于生長大尺寸的單晶體。這種方法是通過將原料熔化,然后在冷卻過程中控制溫度和生長速度,使得晶體從熔體中生長出來。
2. **Czochralski法(CZ法)**:CZ法是一種常用的單晶生長方法,特別是用于生長硅單晶。這種方法是通過將一塊種晶插入熔融的原料中,然后慢慢提升并旋轉(zhuǎn),使得原料在種晶上生長,形成大尺寸的單晶。
3. **氣相外延法**:氣相外延法是一種在襯底上生長薄膜的方法。這種方法是通過將原料氣體引入反應(yīng)室,在高溫下分解并在襯底上沉積,形成薄膜。常見的氣相外延法有MOCVD(有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積)和MBE(分子束外延)。
4. **液相外延法**:液相外延法是一種在襯底上生長薄膜的方法。這種方法是通過將襯底插入含有溶解原料的溶液中,然后通過控制溫度和濃度,使得原料在襯底上沉積,形成薄膜。
這些晶體制備技術(shù)都有各自的優(yōu)點和缺點,適用于不同的應(yīng)用和材料。選擇哪種方法取決于所需晶體的性質(zhì)、質(zhì)量、尺寸和成本等因素。