【良心出品】半导体SiC的应用.doc

半导体SiC的应用引言：作为第三代的半导体材料,SiC具有带隙宽、热导率高、电子的饱和漂移速度大、临界击穿电场高和介电常数低、化学稳定性好等特点,在高频、大功率、耐高温、抗辐照的半导体器件及紫外探测器等方面具有广泛的应用前景。SiC是第三代半导体材料的核心之一,与SiGaAs相比,SiC具有带隙宽、热导率高、电子饱和漂移率大、化学稳定性好等优点,因而被用于制作高温、高频、抗辐射、大功率和高密度集成电子器件。利用它宽禁带(2.3eV～3.3eV)的特点还可以制作蓝、绿光和紫外光的发光器件和光电探测器件。另外,与其他化合物半导体材料如GaN、AlN等相比,SiC有一个独特的性质就是可以形成自然氧化层SiO2,这对制作各种以MOS为基础的器件是非常有利的。据了解，SiC的结构和特性如下：SiC是一种宽带隙半导体,不同的结晶状态有不同的带隙,可以用作不同颜色的发光材料。由于带隙不同,它们呈现出不同的体色,立方晶系透射和反射出黄色,六角晶系呈无色;SiC材料不同的结晶形态决定其禁带宽度的不同,但均大于Si和GaAs的禁带宽度,大大降低了SiC器件的泄漏电流,加上SiC的耐高温特性,使得SiC器件在高温电子工作方面具有独特的优势;SiC三倍于Si的热导率使它具有优良的散热性,有助于提高器件的功率密度和集成度;SiC具有很高的临界击穿电场,它大约是Si材料的十倍,用它作成的器件可以很大的提高耐压容量、工作频率和电流密度,也大大降低了器件的导通损耗;SiC两倍于Si的电子饱和漂移速度使SiC器件具有优良的微波特性,可以很大的改善通信、雷达系统的性能,而且SiC器件的高温高功率特性使它能够满足在航空航天、国防安全等特殊环境的工作需要SiC材料的高硬度和高化学稳定性使它具有极高的耐磨性,可以在很恶劣的环境下工作。由于碳化硅具有以上特性,因此SiC比一些常规半导体材料更适合应用于特性优越的器件,很快成为第三代电子材料的核心之一。SiC半导体材料的应用SiC优越的半导体特性将为众多的器件所采用。SiC作为高温结构材料已经广泛应用于航空、航天、汽车、机械、石化等工业领域。利用其高热导、高绝缘性目前在电子工业中用作大规模集成电路的基片和封装材料。在冶金工业中作为高温热交换材料和脱氧剂,同时作为一种理想的高温半导体材料。随着SiC半导体技术的进一步发展,SiC器件的应用领域越来越广阔。下面就依据SiC的特性说明它在器件上的应用。特性：1、宽带隙。主要要应用在异质结双极晶体管中高的注入效率、LED中发射蓝光、激光二极管。抗辐射器件、高温工作电子器件和超低漏电流器件等。2、高击穿电场。主要应用在晶体管、可控硅、高压大功率开关二极管，电力电子器件，IC中高密度封装。3、高热导率。主要应用在高的器件集成度、良好的热耗散的大功率器件。SiC材料以其宽禁带,高击穿临界电场、饱和速度和热导率,小的介电常数和较高的电子迁移率,以及抗辐射能力强,结实耐磨等特性成为制作高频、大功率、耐高温、和抗辐射器件的理想材料。在器件研制方面,SiC蓝光LED已经商业化,高温高压二极管已经逐渐走向成熟。在高温半导体器件方面,利用SiC材料制作的SiCJFET和SiC器件可以在无任何领却散热系统下的600℃高温下正常工作,在航空航天、高温辐射环境、石油勘探等方面发挥重要作用。以上就半导体SiC的应用做了简要分析，由此得知，半导体SiC材料的应用极其广泛。参考资料：《纳米半导体》应用物理1001王静2011、10、04