碳化硅薄膜应用.ppt

关于碳化硅薄膜应用现在学习的是第1页，共10页碳化硅薄膜应用半导体材料的发展史中，一般将si，Ge称为第一代电子材料，GaAs，Inp,InAs及其合金等称为第二代电子材料，而将宽带高温半导体SiC，GaN，AiN，金刚石等称为第三代半导体材料。随着科学技术的发展，对能在极端条件下工作的电子器件的需求越来越迫切，常规半导体如Si，GaAs已面临严峻挑战，发展带宽隙半导体（Eg2.3Ev)材料已成为当务之急。SiC是第三代半导体材料的核心之一。现在学习的是第2页，共10页SiC的优点：带隙宽，热导率高，电子饱和漂移速率大，化学稳定性好等，非常适于制作高温，高频，抗辐射，大功率和高密度集成的电子器件。利用其特有的禁带宽度（2,。3ev3.3eV），还可以制作蓝，绿光和紫外光的发光器件和光探测器件。另外，与其他化合物半导体材料如GaN，AlN等相比，SiC的独特性质是可以形成自然氧化层SiO2.这对制作各种一MOS为基础的器件是非常有利的。现在学习的是第3页，共10页现在学习的是第4页，共10页现在学习的是第5页，共10页现状：随着社会信息化的需要和现代电子系统的迅速发展，越来越迫切需要Si和GaAs器件难以承受的高温环境下工作的电子器件，取掉系统中现有的冷却装置，适应电子装备的进一步小型化。在寻求高温工作器件的同时，研制高频大功率、抗辐照、高性能半导体器件也是90年代以来微电子领域的重点之一。以sic、GaN、金刚石为代表的宽带隙半导体材料具有禁带宽度大、击穿场强高、热导率大、电子饱和漂移速度高、介电常数小、抗辐照能力强、化学稳定性良好等独特的特性，使其在光电器件、高频大功率器件、高温电子器件等方面倍受青睐，被誉为前景十分广阔的第三代半导体材料。金刚石的特性虽然最佳，但由于受加工技术和设备条件的限制，加上其制作成本过高，因而，目前的研究重点多集中于siC和GaN，并取得了重大进展。sic的性能优点激励着人们对其进行大量的研究，器件的开发已经取得显著进步，其中最引人注目的电力器件是肖特基整流器、晶闸管和功率MOsFET等。sic优于Si和GaAs的材料性能，有着诱人的应用前景，尤其sic器件可在大于200的高温环境下工作，并具有较强的抗辐照能力，这是Si和GaAs器件不能相比的，所以近几年来，许多国家投入大量人力物力进行研究开发。现在学习的是第6页，共10页SiC器件及其应用随着SiC材料制备技术的进展及器件工艺技术的进步，siC器件和电路的发展也十分迅速。采用SiC材料研制的器件种类很多，如SiC二极管、siCJEET、SiC MESFET、SiC MOSFET、SiC HBT、SiC HEMT、SiC SIT等，下面介绍几种SiC器件及其应用情况。现在学习的是第7页，共10页SiC整流器Astronuclear Lab研制的SiC整流器，正向电流从mA级到10A，反向电压为500V(峰值)，动态负荷条件下，在l 000下时测试，寿命达到1 000小时以上。SiC整流器可用于高温桥电路，交流电机和点火装置。Purdue首次研制出高压双金属沟槽(DMT)结构SiC肖特基夹断整流器。SiC DMT器件的反向偏置为300V，反向电流比平面器件小75倍，正向偏置特性仍类似于平面器件。4Hsic夹断整流器是采用一个低高的势垒高度(TiNi)DMT结构制作的。瑞典的Stockholm在1997年采用硼和铅的双注入法制作4Hsic PIN整流器，该整流器的压降在100mAcm2下约为6V。Kimoto等人在n型厚外延层4HSiC上制成很高击穿电压的肖特基整流器。已用结型势垒肖特基接触结构制成sic功率整流器。现在学习的是第8页，共10页SiC二极管瑞典KTH、Royal Institute of Technology报道，1995年研制成高击穿6HsiC PIN二极管，击穿电压为45kV。Cree公司在85um厚的SiC外延层上制作了5 900V SiC PIN二极管，正向压降在100Acm2的电流密度下为42V，5 500V SiC PIN二极管的反向恢复电流仅为350nA。美国RPI(Rensse LaerPolytechnic Institute)在40um厚的SiC外延层上实现了4 500V sic PIN二极管，正向压降在100Acm2的电流密度下为42V。Cree Research Inc研制成的4HSiC肖特基二级管具有非常低的反向漏电流密度(4410。Acm2，在700V下)和较高的正向偏置电流(05A)。美国Purdue大学已研制成SiC SBD(肖特基势垒二极管)，阻断电压为49kV，本征导通电阻为43m偶cm，在功率开关应用中作高压整流器。Purdue大学在1999年宣布了一个目前世界最高水平的SiC肖特基二极管，制作在50um厚的SiC外延层上。据报道，SiC IMPATT二极管在20GHz一30GHz下的输出功率可达4w，效率为15一20。现在学习的是第9页，共10页03.10.2022感谢大家观看现在学习的是第10页，共10页