碳化硅发展历程

时间:2022-07-15浏览次数:705
来源:半导体行业观察整理自网络

碳化硅是地球上丰度极高的两种元素碳和硅构成的化合物,在地壳矿脉中却难见其踪。在地球长达数十亿年的演化过程中,都没有形成有工业应用价值的结晶态碳化硅矿物。迄今为止,人们只是在金刚石或火山岩中发现了少量共生的天然结晶态碳化硅。已知最早发现的碳化硅源于46亿年前太阳系刚刚诞生时的一颗陨石,因此它又被称为“经历46亿年时光之旅的半导体材料”。

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1824年,Berzelius第一次报道了包含硅碳化合物的合成。

1992年,Acheson发明了二氧化硅,碳和添加物合成SiC的工艺,规模化量产工业用碳化硅,用来切割,研磨和抛光。

1905年Moissan发现了天然SiC,并将之命名为莫桑石(Moissanite)

1907年Round首次发现碳化硅的电致发光现象,制备了最早的LED二极管。

1959年4月举办了第一次碳化硅国际会议,半导体器件的先驱者,双极型晶体管的发明人1956年诺贝尔物理奖获得者肖克莱W.B.Shockley说:“今天电子学领域可能有两个特别重要的问题:一个是小型化,是器件变小,变复杂和变快的过程,另一个是与新环境有关的问题,如较高的温度和抗辐射”他认为SiC的化学键非常强,适合于制作高温器件,需要对SiC材料做广泛深入的研究,或许有一天,大的SiC单晶很容易生长,这些都需要做不懈的努力。

1959年9月,已故著名物理学家,复旦大学教授谢希德提出,碳化硅晶体具有耐高温与抗辐射特性,有可能用来制造半导体激光器。

1978年,苏联的Y.M.Tairov和V.F.Tsvetkov发明了碳化硅晶体生长的物理气相输运(Physical Vapor Transport , PVT)技术。

1983年,德国人G.Ziegler采用所谓的改进Lely法(Modified Sublimation Process)成功生长出碳化硅晶体。

1987年,美国北卡罗来纳州立大学的研究组宣布采用籽晶升华法(Seed-growth Sublimation Process)成功生长出碳化硅晶体,并于1987年7月,在北卡罗来纳州达勒姆成立了CREE公司,专门开展碳化硅晶体生长和碳化硅晶片的商业化生产。曾一度占有全球衬底用碳化硅晶片市场60%~70%的份额。

1989年,CREE公司推出了世界上第一款基于SiC材料上生产的蓝色LED。

1997 年,中科院物理所正式布局 SiC 晶体研究,由陈小龙研究员牵头。通过团队长期的基础研究,最终攻克了 SiC 单晶生长中的种种难题。生长出了高质量的 2 英寸 4H 和 6H 晶型的 SiC 单晶。

2006 年 9 月,北京天科合达蓝光半导体有限公司引进了物理所 SiC 晶体生长相关专利技术,在国内率先开始 SiC 晶体产业化工作。2012 年,公司开始量产 4 英寸 SiC 晶体,2018 年开始量产 6 英寸 SiC 晶体,开始了中国碳化硅之旅。


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