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什么是碳化硅
一种热稳定性高的半导体材料
常压下，不可能熔化SiC；在高温下（>2000 ℃ ），SiC升华分解为碳 和含硅的蒸气
一种高硬度、高耐磨性的晶体
碳化硅的莫氏硬度为9.2-9.3，仅次于金刚石 碳化硅的耐磨系数为9.15，仅次于金刚石
一种化学性质稳定的化合物
可与氧气反应形成氧化物，通常氧化温度在1200 ℃以上 在高温下（>900 ℃），能与Cl2等发生化合反应 能溶解于熔融的氧化剂中，如Na2O2
P+
N+
P-base
N+
P+
P-base
N- Drift Layer
N+
高温热氧生成SiO2 High Temperature Thermal-grown SiO2 高温N2O退火 High Temperature N2O Annealing
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其他工艺技术
表面处理技术 光刻技术 互连技术 隔离技术
SiC 外延 SiC 衬底
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刻蚀技术
干法刻蚀
SiC 外延 SiC 衬底
Page 27
掺杂技术
高温离子注入
Al SiC 外延 SiC 衬底
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钝化技术
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SiC 外延 SiC 衬底
表面钝化
金属化技术
肖特基
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SiC 外延 SiC 衬底 欧姆接触
氧化技术
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电力电子器件总揽
SiC电力电子器件
整流器件
开关器件
双极型二极管
肖特基二极管 （SBD、JBS）单极晶体管Fra bibliotek双极晶体管
PIN
JFET MOSFET BJT,
IGBT
GTO
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SiC肖特基二极管
终端保护结
阳极
漂移区
衬底
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阴极
SiC肖特基二极管
p-
p+ p+ p+ p+ p+ p+ p+ p+ p+ p+ p+ p+
p-
n-
n+
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SiC JFET
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SiC MOSFET
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SiC MOSFET
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SiC IGBT
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内容提要
第一部分 第二部分 第三部分 第四部分
碳化硅材料概述 碳化硅电力电子器件 碳化硅器件工艺技术 未来发展趋势
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外延技术
在高温、辐照环境等条件下使用 在超高压和超高电流密度电子系统中使用 在超高功率-频率指数电子系统中使用
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什么是碳化硅
一种高热导率、高临界击穿电场、高载流子饱和漂移速度 的先进半导体材料
热导率为5W/cm ·K，是硅材料的三倍以上 临界雪崩击穿电场为2.5MV/cm ，是硅材料的十倍以上 载流子饱和漂移速度为2 × 107cm/s ，是硅材料的两倍
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电力电子器件选择碳化硅
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内容提要
第一部分 第二部分 第三部分 第四部分
碳化硅材料概述 碳化硅电力电子器件 碳化硅器件工艺技术 未来发展趋势
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碳化硅器件发展历程
1905年 第一次在陨石中发现碳化硅 1907年 第一只碳化硅发光二极管诞生 1955年 理论和技术上重大突破，LELY提出生长高品质碳 化概念，从此将SIC作为重要的电子材料 1958年 在波士顿召开第一次世界碳化硅会议进行学术交 流 1978年 六、七十年代碳化硅主要由前苏联进行研究。到 1978年首次采用“LELY改进技术”的晶粒提纯生长方法 1987年～至今以CREE的研究成果建立碳化硅生产线，供 应商开始提供商品化的碳化硅基电力电子器件
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什么是碳化硅
一种具有同质多型的晶体
晶体结构包括闪锌矿结构和菱形结构（ α-SiC）、纤锌矿结构（ β-SiC）， 已经被证实的多型超过200种
一种具有丰富颜色信息的晶体
不同的多型具有不同的颜色 将氮掺入SiC中具有不同的颜色
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碳化硅材料基本特性列表
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碳化硅材料能做什么
大功率LED照明领域
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碳化硅材料能做什么
大功率电力电子器件
材料
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器件
应用
碳化硅材料能做什么
珠宝
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碳化硅材料能做什么
磨料、磨具 化工
耐磨、耐火和耐腐蚀材料 有色金属 钢铁
建材陶瓷砂轮工业 冶金选矿
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电力电子器件选择碳化硅
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电力电子器件选择碳化硅
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内容提要
第一部分 第二部分 第三部分 第四部分
碳化硅材料概述 碳化硅电力电子器件 碳化硅器件工艺技术 未来发展趋势
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技术趋势
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市场趋势
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谢 谢！
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内容提要
第一部分 第二部分 第三部分 第四部分
碳化硅材料概述 碳化硅电力电子器件 碳化硅器件工艺技术 未来发展趋势
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什么是碳化硅
一种宽禁带化合物半导体材料
Ⅳ-Ⅳ族二元化合物，也是Ⅳ族元素中唯一一种固态化合物 禁带宽度为3.02eV（6H-SiC）
一种应用前景巨大地极端电子学材料