幾種典型寬禁帶半導(dǎo)體材料的制備及發(fā)展現(xiàn)狀

楊 靜，楊洪星

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所，天津300220）

幾種典型寬禁帶半導(dǎo)體材料的制備及發(fā)展現(xiàn)狀

楊 靜，楊洪星

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所，天津300220）

闡述了SiC、GaN、AlN等幾種寬禁帶半導(dǎo)體材料的特性、突出優(yōu)勢(shì)及其重要應(yīng)用；并對(duì)比分析了目前制備這些半導(dǎo)體材料的主流方法及其各自存在的利與弊；最后討論了寬禁帶半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀及其存在的挑戰(zhàn)。

碳化硅；氮化鎵；寬禁帶半導(dǎo)體；器件

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料如Si和GaAs受其自身固有性質(zhì)的限制已經(jīng)難以滿足各器件領(lǐng)域進(jìn)一步深入應(yīng)用的需要。在電子材料向大尺寸、多功能化及集成化發(fā)展的大趨勢(shì)下，第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料如SiC、GaN、AlN、金剛石、ZnSe等由于具有更高的擊穿電場(chǎng)、熱導(dǎo)率、電子遷移率、電子飽和漂移速度等優(yōu)勢(shì)（見(jiàn)表1［1］）在高溫、高頻、抗輻射、短波長(zhǎng)發(fā)光等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力［2-4］。

在光電領(lǐng)域，SiC材料倍受青睞；在微波器件領(lǐng)域，器件已由硅雙極型晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、LDMOS管向以SiC、GaN為代表的寬禁帶功率管過(guò)

表1　傳統(tǒng)與三代寬禁帶半導(dǎo)體材料的物理特性參數(shù)對(duì)比

圖1　半導(dǎo)體材料在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用

1　第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料的主流制備方法及存在的主要問(wèn)題

傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料Si、GaAs的制備包括CZ、FZ、LEC、HB、VB、VCZ等方法，第三代半導(dǎo)體材料的生長(zhǎng)條件比較苛刻，上述傳統(tǒng)方法較難制備出理想單晶。為此，科研工作者付出大量努力，在此重點(diǎn)介紹目前研究及應(yīng)用比較多的SiC、GaN、AlN的生長(zhǎng)及制備過(guò)程。……