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行业资讯
碳化硅:第三代半导体核心材料
添加日期:2020-08-13    阅读:1728次

碳化硅为第三代半导体高压领域理想材料。第一代半导体以硅(Si)为主要材质。硅基功率器件结构设计和制造工艺日趋完善,已经接近其材料特性决定的理论极限,继续完善提高性能的潜力有限。

砷化镓(GaAs)、磷化铟(lnP)等作为第二代化半导体因其高频性能较好主要用于射频领域,碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等第三代半导体,因禁带宽度和击穿电压高的特性。

以碳化硅为材料的功率模块具备低开关损耗、高环境温度耐受性和高开关频率的特点,因此采用碳化硅SiC材料的新一代电控效率更高、体积更小并且重量更低。

根据研究机构Rohm预测,2025年碳化硅功率半导体的市场规模有望达到30亿美元。在未来的10年内,碳化硅器件将开始大范围地应用于工业及电动汽车领域。未来碳化硅在功率半导体领域有很大的应用潜力。

目前碳化硅主流尺寸处于4英寸向6英寸过渡阶段。单晶尺寸的增加往往会伴随结晶质量的下降,SiC衬底从1~8英寸不等,主流尺寸为4~6英寸。

由于尺寸越大,生产效率越高,但生产品质控制难度越高,因此目前6英寸主要用于二极管,4英寸主要用于MOSFET。由于6英寸的硅晶圆产线可以升级改造成用于生产SiC器件,所以预计6英寸SiC衬底的高市占率会维持较长时间。

功率器件是化合物半导体的主要应用之一,随着各国逐步推进电动车等新能源汽车,同时智能驾驶、车联网带动汽车硅含量提升,将是车规级功率、射频器件的主要驱动力。

目前SiC半导体仍处于发展初期,晶圆生长过程中易出现材料的基面位错,以致SiC器件可靠性下降。另一方面,晶圆生长难度导致SiC材料价格昂贵,预计想要大规模得到应用仍需一段时期的技术改进。

来源:乐晴智库

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