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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(lái)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： |
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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(huì )組織的專(zhuān)家認為，該成果國內領(lǐng)先，已達到國際先進(jìn)水平。
鑒定會(huì )現場(chǎng) 碳化硅基微波功率器件具有高頻、大功率和耐高溫的特性，是新一代雷達系統的核心。長(cháng)期以來(lái)，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，一直是國內空白，國際上只有少數國家掌握該技術(shù)，并一直對我國進(jìn)行技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運。
據了解，碳化硅基微波器件作為當今世界最為理想的微波器件，其功率密度是現有微波器件的10倍，將成為下一代雷達技術(shù)的標準，美軍干擾機和“宙斯盾”驅逐艦的相控陣雷達已開(kāi)始換裝碳化硅基微波器件產(chǎn)品，軍用市場(chǎng)將在未來(lái)幾年推動(dòng)碳化硅基微波器件的快速發(fā)展?？梢哉f(shuō)，研制高純半絕緣碳化硅襯底材料是我國新一代雷達系統獲得突破的核心課題之一。
眾所周知，目前大多數的半導體材料都是單晶硅，長(cháng)期以來(lái)，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用則一直很困難，當前世界上研發(fā)碳化硅器件的主要有美國、德國、瑞士、日本等國家，但直到現在碳化硅的工業(yè)應用主要是作為磨料(金剛砂)使用。瑞士ABB曾經(jīng)一度成功開(kāi)發(fā)出碳化硅二極管，然而在2002年，由于工藝困難、前景不明，ABB終止了碳化硅項目，可見(jiàn)研發(fā)難度之大。
半導體碳化硅襯底及芯片的重要戰略?xún)r(jià)值,使其始終穩居美國商務(wù)部的禁運名單,這也導致我國很難從國外獲得相應產(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(shuō)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(lài)，走向了自主化的規模生產(chǎn)和普遍應用。
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(chǎng)強度、大約高3倍的熱導率、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(wèn)題，碳化硅器件制造流程短，體積重量小、抗氧化壽命長(cháng)、輸出功率高的特點(diǎn)，將使其成為遠優(yōu)于單晶硅的21世紀理想半導體材料。而且碳化硅材料對電力的能耗極低，按照如果年產(chǎn)40萬(wàn)片碳化硅晶片襯底的計劃，僅僅應用在照明領(lǐng)域，每年減耗的電能就相當于節約2600萬(wàn)噸標準煤，是一種理想的節能材料。
單晶碳化硅(SIC)和單晶硅(SI)材料性能比較
除了軍用之外，民用半導體和電力領(lǐng)域也急需碳化硅材料。據山東天岳官方網(wǎng)站的介紹，這是一家成立于2010年11月，以研制、生產(chǎn)半導體晶片及襯底材料為主的民營(yíng)企業(yè)，是山東大學(xué)產(chǎn)業(yè)化基地、高新技術(shù)企業(yè)、山東省品牌建設示范企業(yè)。過(guò)去，碳化硅晶片的產(chǎn)量只能滿(mǎn)足軍用產(chǎn)品的需要，該企業(yè)40萬(wàn)片的年產(chǎn)量，意味著(zhù)碳化硅晶片不再是軍用雷達電子設備的“特供”產(chǎn)品，其用途或許可以擴展到發(fā)電、輸電、鐵路、照明等民用領(lǐng)域，對國民經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮更大作用。
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