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在功率半导体展开历史上，功率半导体可以分为三代尽管全球碳化硅器材商场现已初具规模，可是碳化硅功率器材范畴仍然存在一些诸多共性问题亟待打破，比如碳化硅单晶和外延资料价格居高不下、资料缺点问题仍未彻底处理、碳化硅器材制作工艺难度较高、高压碳化硅器材工艺不老练、器材封装不能满足高频高温运用需求等，全球碳化硅技能和工业距离老练尚有必定的距离，在必定程度上限制了碳化硅器材商场扩大的步伐。1 碳化硅单晶资料石墨盘世界上碳化硅单晶资料范畴存在的问题首要有：石墨盘大尺度碳化硅单晶衬底制备技能仍不老练。现在世界上碳化硅芯片的制作现已从4英寸换代到6英寸，并现已开宣布了8英寸碳化硅单晶样品，与先进的硅功率半导体器材比较，单晶衬底尺度仍然偏小、缺点水平仍然偏高石墨盘。缺少更高效的碳化硅单晶衬底加工技能。碳化硅单晶衬底资料线切割工艺存在资料损耗大、效率低等缺点，有必要进一步开发大尺度碳化硅晶体的切割工艺，进步加工效率。衬底外表加工质量的好坏直接决定了外延资料的外表缺点密度，而大尺度碳化硅衬底的研磨和抛光工艺仍不能满足要求，需求进一步开发研磨、抛光工艺参数，下降晶圆外表粗糙度。P型衬底技能的研制较为滞后。现在商业化的碳化硅产品是单极型器材。未来高压双极型器材需求P型衬底。现在碳化硅P型单晶衬底缺点较高、电阻率较高，其基础科学问题没有得到打破，技能开发滞后石墨盘。 近年来，我国碳化硅单晶资料范畴取得了长足进步，但与世界水平比较仍存在必定的距离。除了以上共性问题以外，我国碳化硅单晶资料范畴在以下两个方面存在巨大的危险：是本土碳化硅单晶企业无法为国内现已/即将投产的6英寸芯片工艺线供给高质量的6英寸单晶衬底资料。碳化硅资料的检测设备彻底被国外公司所独占。2 碳化硅外延资料世界上碳化硅外延资料范畴存在的问题首要有：N型碳化硅外延成长技能有待进一步进步。现在外延资料成长过程中气流和温度操控等技能仍不完美，在6英寸碳化硅单晶衬底上成长高均匀性的外延资料技能仍有必定应战，必定程度影响了中低压碳化硅芯片良率的进步。P型碳化硅外延技能仍不老练。高压碳化硅功率器材是双极型器材，对P型重掺杂外延资料提出了要求，现在尚无满足需求的低缺点、重掺杂的P型碳化硅外延资料。近年来我国碳化硅外延资料技能获得了长足进展，申请了一系列的专利，正在缩小与其它国家的距离，现已开始批量选用本土4英寸单晶衬底资料，产品现已打入世界商场。可是，以下两个方面存在巨大的危险：现在国内碳化硅外延资料产品以4英寸为主，因为受单晶衬底资料的局限，尚无法批量供货6英寸产品。碳化硅外延资料加工设备全部进口，将限制我国独立自主工业的开展壮大。3 碳化硅功率器材尽管世界上碳化硅器材技能和工业化水平开展迅速，开始了小规模代替硅基二极管和IGBT的商场化进程，可是碳化硅功率器材的商场优势没有彻底形成，尚不能撼动现在硅功率半导体器材商场上的主体地位。世界碳化硅器材范畴存在的问题首要有：碳化硅单晶及外延技能还不行完美，高质量的厚外延技能不老练，这使得制作高压碳化硅器材十分困难，而外延层的缺点密度又限制了碳化硅功率器材向大容量方向开展。碳化硅器材工艺技能水平还比较低，这是限制碳化硅功率器材开展和推行实现的技能瓶颈，特别是高温大剂量高能离子注入工艺、超高温退火工艺、深槽刻蚀工艺和高质量氧化层成长工艺尚不理想，使得碳化硅功率器材中存在不同程度的高温文长期作业条件下可靠性低的缺点。在碳化硅功率器材的可靠性验证方面，其实验规范和点评办法根本沿袭硅器材，没有有专门针对碳化硅功率器材特色的可靠性实验规范和点评办法，导致实验情况与实际运用的可靠性有距离。在碳化硅功率器材测验方面，碳化硅器材测验设备、测验办法和测验规范根本沿袭硅器材的测验办法，导致碳化硅器材动态特性、安全作业区等测验成果不行精确，缺少一致的测验点评规范。石墨盘除了以上共性问题外，我国碳化硅功率器材范畴开展还存在研制时间短，技能储备缺乏，进行碳化硅功率器材研制的科研单位较少，研制团队的技能水平跟国外还有必定的距离等问题，特别是在以下三个方面距离巨大：石墨盘在SiC MOSFET器材方面的研制进展缓慢，只要少数单位具有独立的研制才能，存在必定程度上依靠世界代工企业来制作芯片的弊病，简单受制于人，工业化水平不容乐观。碳化硅芯片首要的工艺设备根本上被国外公司所独占，特别是高温离子注入设备、超高温退火设备和高质量氧化层成长设备等，国内大规模建立碳化硅工艺线所选用的关键设备根本需求进口。碳化硅器材高端检测设备被国外所独占。石墨盘石墨盘4 碳化硅功率模块当前碳化硅功率模块首要有引线键合型和平面封装型两种。为了充分发挥碳化硅功率器材的高温、高频优势，有必要不断下降功率模块的寄生电感、下降互连层热阻，并进步芯片在高温下的安稳运转才能。现在碳化硅功率模块存在的首要问题有：选用多芯片并联的碳化硅功率模块，因为结电容小、开关速度高，因此在开关过程中会出现极高的电流上升率（di/dt）和电压上升率（dv/dt），在这种情况下会产生较严重的电磁搅扰和额定损耗，无法发挥碳化硅器材的优秀功能。碳化硅功率模块的封装工艺和封装资料根本沿袭了硅功率模块的老练技能，在焊接、引线、基板、散热等方面的立异缺乏，功率模块杂散参数较大，可靠性不高。碳化硅功率高温封装技能开展滞后。现在碳化硅器材高温、高功率密度封装的工艺及资料尚不彻底老练。为了发挥碳化硅功率器材的高温优势，有必要进一步研制先进烧结资料和工艺，在高温、高可靠封装资料及互连技能等方面实现整体打破。5 碳化硅功率半导体存在的问题尽管碳化硅功率器材运用前景宽广，可是现在受限于价格过高等因素，迄今为止，商场规模并不大，运用规模并不广，首要集中于光伏、电源等范畴。现在碳化硅器材运用存在的首要问题有：碳化硅功率器材的驱动技能尚不老练。为了充分发挥碳化硅功率器材的高频、高温特性，要求其驱动芯片具有作业温度高、驱动电流大和可靠性高的特色。现在驱动芯片沿袭硅器材的驱动技能，尚不能满足要求。碳化硅功率器材的维护技能尚不完善。碳化硅功率器材具有开关频率快、短路时间短等特色，现在器材护技能尚不能满足需求。碳化硅器材的电路运用开关模型尚不能全面反映碳化硅功率器材的开关特性，尚不能对碳化硅器材的电路拓扑仿真设计供给精确的指导。碳化硅功率器材运用中的电磁兼容问题没有彻底处理。碳化硅功率器材运用的电路拓扑尚不行优化。现在碳化硅功率器材的运用电路拓扑根本上沿袭硅器材的电路拓扑，没有开宣布彻底发挥碳化硅功率器材优势的新型电路拓扑结构。整体而言，第三代半导体技能尚处于开展状况，还有许多缺乏之处。以当前运用程度高的碳化硅为例，其技能上尚有几个缺点：资料成本过高。现在碳化硅芯片的工艺不如硅老练，首要为4英寸晶圆，资料的利用率不高，而Si芯片的晶圆早现已开展到12寸。具体而言，相同规格的产品，碳化硅器材的整体价格到达硅器材的5-6倍。高温损耗过大。碳化硅器材尽管能在高温下运转，但其在高温条件下产生的高功率损耗很大程度上限制了其运用，这是与器材开发之初的目的相违反的。封装技能滞后。现在碳化硅模块所运用的封状技能仍是沿袭硅模块的设计，其可靠性和寿数均无法满足其作业温度的要求。

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碳化硅耐磨防腐涂层是一种由高分子聚合物与刚玉、碳化硅等多种复合超微粉填料和化学添加剂制作而成的双组份耐磨颗粒胶资料,洛阳融基工贸有限公司在研发和生产中不断革新,石墨盘参与一种高效促进剂,使环氧得以改性,粘接强度大为进步,固化速度加快,促进胶泥稠化,可涂抹于笔直作业面上不流动、无污染。 石墨可分为天然石墨与人工石墨，二者结构附近，物理化学性质类似，但用处却有着较大差别。很多研究中，某些研究者没有注意到两者的差异而抽象地称之为石墨。这种将二者相提并论的成果造成了很多的误导，甚至是决策的过错，带来很大的资源浪费和经济损失。本文就从天然石墨与人工石墨结构组成、功能的角度动身，谈谈两者的特色与差异，以及重要联络与运用进展。石墨盘石墨分类与特色天然石墨是富碳有机物在高温高压地质环境长期作用下改变构成的，是大自然的结晶。天然石墨的工艺特性主要取决于它的结晶形状。结晶形状不同的矿藏，具有不同的工业价值和用处。天然石墨的品种较多，依据结晶形状不同，工业上将天然石墨分为细密结晶状石墨、鳞片石墨和隐晶质石墨三类。我国主要有鳞片石墨和隐晶质石墨两大类。人工石墨石墨盘人工石墨类似于结晶学中的多晶体。人工石墨品种繁复，生产工艺千差万别。广义上来说，一切通过有机物炭化再经石墨化高温处理后得到的石墨资料均可统称为人工石墨，如炭（石墨）纤维、热解炭（石墨）、泡沫石墨等。而狭义上的人工石墨一般是指以杂质含量较低的炭质原料（石油焦、沥青焦等）为骨料、煤沥青等为粘结剂，通过配料、混捏、成型、炭化（工业上称为焙烧）和石墨化等工序制得的块状固体资料，如石墨电极、热等静压石墨等石墨盘。2.天然石墨与人工石墨的差异和联络鉴于以上天然石墨为原料制备出来的一般是狭义的人工石墨，现仅剖析和讨论天然石墨与狭义人工石墨的差异与联络。天然石墨：晶体发育较为完善，鳞片石墨的石墨化程度更在98%以上，而天然微晶石墨的石墨化程度一般在93%以下。人工石墨：晶体发育程度取决于原资料及热处理温度。一般来说，热处理温度越高，其石墨化程度也就越高。现在工业生产的人工石墨，其石墨化程度一般低于90%。2.2 安排结构天然鳞片石墨：是一种单晶，安排结构较简单，仅存在结晶学上的缺点（如点缺点、位错、层错等），微观上表现出各向异性的特征。天然微晶石墨的晶粒较小，晶粒之间凌乱摆放且存在杂质脱除后的孔洞，微观上表现出各向同性。人工石墨：可看作是一种多相资料，包含石油焦或沥青焦等炭质颗粒转化的石墨相、包覆在颗粒周围的煤沥青粘结剂转化的石墨相、颗粒堆积或煤沥青粘结剂经热处理后构成的气孔等天然石墨：一般以粉体形状存在，可独自运用，但一般与其它资料复合后运用人工石墨：形状较多，既有粉状，也有纤维状和块状，而狭义的人工石墨一般为块状，运用时需求加工成必定形状。理化性质有理化性质方面，天然石墨与人工石墨既有共性，也存在功能上的差异。如天然石墨与人工石墨都是热和电的良导体，但对于相同纯度和粒度的石墨粉体来说，天然鳞片石墨的传热功能和导电功能 好、天然微晶石墨次之，人工石墨 低。石墨具有的较好的润滑性和必定的可塑性，天然鳞片石墨的晶体发育较完善，摩擦系数较小，润滑性 好，可塑性 高，而细密结晶状石墨和隐晶质石墨次之，人工石墨较差。3. 天然石墨与人工石墨的运用领域石墨具有许多优良的性质，因而在冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部门取在冶金工业中，天然鳞片石墨因抗氧化性较好可用于生产镁碳砖和铝碳砖等耐火资料。人工石墨可以作为炼钢电极，而天然石墨制成的电极就难以用于运用条件较苛刻的炼钢电炉。3.2 机械工业在机械工业中，石墨资料一般用作耐磨和润滑资料。天然鳞片石墨的润滑性较好，常用作润滑油的添加剂。运送腐蚀介质的设备，广泛采用人工石墨制成的活塞环、密封圈和轴承，工作时无需加入润滑油。天然石墨与高分子树脂复合资料也可用于上述领域，但耐磨性不如人工石墨。3.3 化学工业人工石墨具有耐腐蚀、导热性好、浸透率低等特色，在化学工业中广泛用于制作热交换器、反应槽、吸收塔、过滤器等设备。天然石墨与高分子树脂复合资料也可用于上述领域，但导热性、耐腐蚀性不如人工石墨石墨盘

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碳化硅涂层：1.表面处理：将要处理的零件打毛，用角磨机或喷砂机等抛光；清洁粗糙的表面；加工后的表面应为粗糙的干燥新鲜基材表面，并且应无油，无灰尘。2.制备：按照4：1的重量比均匀混合两种组分A和B，并在30分钟内用完。通常，它是在施工期间配置的。一次的配置量不超过1.5千克。如果一次过多，胶水将迅速固化，在用完且无法使用之前已部分固化。根据实际温度，冬季可配备更多，夏季则更少。如果温度太低，则可以适当地加热A组分以降低粘度，从而易于配置。3.涂层：耐磨防腐涂层的合适涂层厚度为3?5mm。应将混合材料逐层施加到要维修的零件上。层应压实以使其完全被基材润湿。涂层施涂后，应将表面层弄平。该材料无法机加工，应控制涂层的厚度，以避免在组装过程中产生干扰。4.固化：可在25°C固化24小时后投入使用。如果温度低，应使用加热或延长固化时间以促进固化；通常在冬天，与碘钨灯的涂层之间的距离为40cm可以用于加热。

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10月18号上午，株洲·中国动力谷自主立异园内，湖南德智新材料有限公司扩产项目建成投产，一项“卡脖子”的高精尖技能，又在株洲顺利实现工业化石墨盘。崭新明亮的展厅内，摆放着几个对外行来说显得很生疏的“盘子”，它们大小各异，色泽暗淡。这是碳化硅涂层石墨盘，是半导体职业打破国外技能垄断的关键产品之一。湖南德智新材料有限公司董事长柴攀表明，这次扩产标志着德智具有了年产值达1.5亿元的能力，也具有了实现出售过亿元的基础性作业，同时达到了国内半导体客户对产品的需求，代表着碳化硅涂层石墨盘国产化的冲锋号现已吹响。石墨盘两年前，德智新材落户动力谷自主立异园。随后，其自主设计的国内 大化学气相堆积设备完结调试投入使用。这个设备能在高温、高真空环境下组成镜面纳米碳化硅涂层。现在，“德智新材”成为国内 大单晶太阳能生产企业石墨盘——隆基股份等龙头企业的供货商，并与吉林大学、中南大学等闻名高校树立长期合作关系。“这次扩产的项目是半导体用碳化硅涂层石墨基座，石墨盘项目技能含量高、成长能力强、经济效益好，打破了国外的技能封锁，对进一步推动国内半导体工业转型升级、强大株洲经济规模具有十分严重的意义。”业内人士剖析以为。石墨盘石墨盘

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与传统硅功率器材制作工艺不同的是，碳化硅功率器材不能直接制作在碳化硅单晶资料上，必须在导通型单晶衬底上额外成长高质量的外延资料，并在外延层上制造各类器材。碳化硅一般选用PVT办法，温度高达2000多度，且加工周期比较长，产出比较低，因此碳化硅衬底的成本是十分高的外延托盘。碳化硅外延进程和硅根本上差不多，在温度规划以及设备的结构规划不太相同外延托盘.在器材制备方面，因为资料的特殊性，器材进程的加工和硅不同的是，选用了高温的工艺，包含高温离子注入、高温氧化以及高温退火工艺。外延工艺是整个工业中的一种十分要害的工艺，因为现在一切的器材根本上都是在外延上完成，所以外延的质量对器材的功能是影响是十分大的，可是外延的质量它又受到晶体和衬底加工的影响，处在一个工业的中间环节，对工业的开展起到十分要害的效果。外延托盘外延托盘SiC外延片是SiC工业链条中心的中间环节现在碳化硅和氮化镓这两种芯片，如果想大程度使用其资料本身的特性，较为抱负的方案便是在碳化硅单晶衬底上成长外延层。碳化硅外延片，是指在碳化硅衬底上成长了一层有必定要求的、与衬底晶相同的单晶薄膜（外延层）的碳化硅片。实践使用中，宽禁带半导体器材简直都做在外延层上，碳化硅晶片本身只作为衬底，包含GaN外延层的衬底。我国SiC外延资料研制工作开发于“九五方案”，资料成长技能及器材研究均获得较大进展。首要研究单位有中科院半导体研究所、中电集团13所和55所、西安电子科技大学等，工业化公司首要是东莞天域和厦门瀚天天成。现在我国已研制成功6英寸SiC外延晶片，且根本完成商业化。能够满足3.3kV及以下电压等级SiC电力电子器材的研制。不过，还不能满足研制10kV及以上电压等级器材和研制双极型器材的需求。外延托碳化硅资料的特性从三个维度打开外延托盘：1.资料的功能，即物理功能：禁带宽度大、饱满电子飘移速度高、存在高速二维电子气、击穿场强高。这些资料特性将会影响到后边器材的功能。2. 器材功能：耐高温、开关速度快、外延托盘导通电阻低、耐高压。优于一般硅资料的特性。反映在电子电气体系和器材产品中。3. 体系功能：体积小、重量轻、高能效、驱动力强。碳化硅的耐高压才能是硅的10 倍，耐高温才能是硅的2 倍，高频才能是硅的2 倍；相同电气参数产品，选用碳化硅资料可缩小体积50%，降低能量损耗80%。这也是为什么半导体巨头在碳化硅的研制上不断加码的原因：希望把器材体积做得越来越小、能量密度越来越大。硅资料跟着电压的升高，高频功能和能量密度不断在下降，和碳化硅、氮化镓比较优势越来越小.碳化硅首要运用在高压环境，氮化镓首要会集在中低压的领域。造成两者重点开展的方向有堆叠、但各有各的道路。通常以650V 作为一个界限：650V以上通常是碳化硅资料的使用，650V 以下比如一些消费类电子上外延托盘氮化镓的优势更加显着。SiC外延片要害参数 碳化硅外延资料的根本的参数，也是要害的参数，就右下角黄色的这一块，它的厚度和掺杂浓度均匀性。咱们所讲外延的参数其实首要取决于器材的规划，比如说根据器材的电压档级的不同，外延的参数也不同。一般低压在600伏，咱们需求的外延的厚度或许便是6个μm左右，中压1200~1700，咱们需求的厚度便是10~15个μm。高压的话1万伏以上，或许就需求100个μm以上。所以跟着电压才能的添加，外延厚度随之添加，外延托盘高质量外延片的制备也就十分难，尤其在高压领域，尤其重要的便是缺点的操控，其实也是十分大的一个挑战。SiC外延片制备技能碳化硅外延两大首要技能开展，使用在设备上1980年提出的台阶流成长模型此对外延的开展、对外延的质量都起到了十分重要的效果。它的呈现首先是成长温度，能够在相对低的温度下完成成长，同时关于咱们功率器材感兴趣的4H晶型来说，能够完成十分安稳的操控。引进TCS，完成成长速率的提高引进TCS能够完成成长速率达到传统的成长速率10倍以上，它的引进不光是出产速率得到提高，同时也是质量得到大大的操控，尤其是关于硅滴的操控，所以说关于厚膜外延成长来说是十分有利的。这个技能率先由LPE在14年完成商业化，在17年左右Aixtron对设备进行了升级改造，将这个技能移植到了商业的设备中。碳化硅外延中的缺点其实有许多，因为晶体的不同所以它的缺点和其它一些晶体的也不太相同。他的缺点首要包含微管、三角形缺点、外表的胡萝卜缺点，还有一些特有的如台阶集合。根本上许多缺点都是从衬底中直接仿制过来的，所以说衬底的质量、加工的水平关于外延的成长来说，尤其是缺点的操控是十分重要的。碳化硅外延缺点一般分为致命性和非致命性：致命性缺点像三角形缺点，滴落物，对一切的器材类型都有影响，包含二极MOSFET，双极性器材，影响大的便是击穿电压，它能够使击穿电压减少20%，甚至跌到百分之90。非致命性的缺点比如说一些TSD和TED，对这个二极管或许就没有影响，对MOS、双极器材或许就有寿命的影响，或者有一些漏电的影响，终会使器材的加工合格率受到影响。操控碳化硅外延缺点，办法一是谨慎挑选碳化硅衬底资料；二是设备挑选及国产化；三是工艺技能。